電視成像原理

1、電視成像原理2 電視是根據(jù)人眼視覺特性，以一定的信號形式實時實時傳送活活動景物動景物（或圖像）的技術(shù)。 攝像部分，利用攝像管的光電效應(yīng)光電效應(yīng)，將景物隨時間和空間變化的光信息變成電信號；電信號通過一定的途徑傳輸?shù)浇邮斩?，再由顯示設(shè)備顯示出原景物。顯像部分一般利用熒光材料或液晶的電光效應(yīng)電光效應(yīng)，將電信號重新還原成對應(yīng)的光圖像。 3u 像素 根據(jù)人眼對細(xì)節(jié)分辨力有限的視覺持性，平面圖像總可以看成是由許許多多小單元組成。在圖像處理系統(tǒng)中，這些組成畫面的細(xì)小單元稱為像素像素。像素越小，單位面積上的像素數(shù)目就越多，由其構(gòu)成的圖像就越清晰?；靖拍?一幅黑白平面圖像，表征它的特征參量是亮度。即組成黑白畫

2、面的每個像素，不但有各自確定的幾何位置，而且各自還呈現(xiàn)著不同的亮度。由于電視系統(tǒng)傳送的是活動圖像，因而每個像素亮度既是空間（二維）函數(shù)，同時又是時間函數(shù)。用數(shù)學(xué)函數(shù)可表示 為：( , , )Bf x y t(6-1)4u 圖像幀 電視系統(tǒng)中把構(gòu)成一幅圖像的各像素傳送一遍稱為進(jìn)行了一個幀處理，或稱為傳送了一幀，每幀圖像由許多像素組成，幀是構(gòu)成活動圖像的最小單元。 將組成一幀圖像的像素，按順序轉(zhuǎn)換成電信號的過程稱為掃描。掃描的過程和我們讀書時視線從左到右、自上而下依次進(jìn)行的過程類似，掃完第一幅后掃第二幅，如此循環(huán)。u 掃描 從左至右的掃描稱為行掃描；自上而下的掃描稱為幀(或場)掃描。5 掃描的實質(zhì)

3、是將原來隨空間和時間變化的函數(shù)變成只隨時間變化的函數(shù)，即fB(x,y,t)fB(t)，所以傳輸通道的輸出u(t)= fB(t)，即單一時間函數(shù)的亮度信息變量。 在電視成像中，為了使人感覺到連續(xù)活動的圖像，每秒鐘需要出現(xiàn)1000萬個像素，能夠達(dá)到如此高的記錄速度的，只有電子掃描技術(shù)。 電子掃描由電子槍進(jìn)行，指利用電場或磁場的作用，使電子束高速運動。事實上，電子掃描正是電視系統(tǒng)中完成圖像分解和合成的基本手段。6 按電子束的運動規(guī)律不同，電子掃描可以分為直線掃描、圓掃描、螺旋掃描等多種方式。 在電視系統(tǒng)中，為了充分利用矩形屏幕，并使掃描設(shè)備簡單可靠，通常采用勻速單向直線掃描方式勻速單向直線掃描方式。

4、 進(jìn)行掃描時，要求收發(fā)兩端的掃描規(guī)律必須嚴(yán)格一致，稱為同步同步。 同步包含兩個方面：一是兩端的掃描速度相同，稱作同頻；二是兩端畫面之每行、每幅的掃描起始時刻相同，叫做同相。既同頻又同相才能實現(xiàn)同步掃描，保證重現(xiàn)圖像既無水平方向扭曲現(xiàn)象，也無垂直方向翻滾現(xiàn)象。7 電子束的掃描是靠偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)的。只有電子束按一定規(guī)律偏轉(zhuǎn)，而且這種偏轉(zhuǎn)規(guī)律與發(fā)送端一致時，才能重現(xiàn)原來的圖像。電子偏轉(zhuǎn)分靜電偏轉(zhuǎn)和電磁偏轉(zhuǎn)。電子偏轉(zhuǎn)分靜電偏轉(zhuǎn)和電磁偏轉(zhuǎn)。u 靜電偏轉(zhuǎn)靜電偏轉(zhuǎn)eFeE 靜電偏轉(zhuǎn)是靠加在偏轉(zhuǎn)板上的鋸齒波電壓，并在偏轉(zhuǎn)板之間形成電場E而使電子束受力產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。電場力為：(6-2) 式中e為電子的電荷。8u 電磁

5、偏轉(zhuǎn)電磁偏轉(zhuǎn)eFevB 電磁偏轉(zhuǎn)是靠偏轉(zhuǎn)線圈中所通過的電流形成磁場，使電子在磁場中運動受力而偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)方向由電磁學(xué)的左手定則確定。磁場力為：(6-3)注意：磁場較大時，屏幕邊緣部分會出現(xiàn)延伸性失真，掃描電流需要一定的非線性。進(jìn)行線性掃描需要線性良好的鋸齒波電流流過線圈。但是，為了克服延伸性失真，實際電流需要有一定的非線性。另外，要在水平和垂直方向同時施加磁場進(jìn)行掃描，需要兩組互相垂直的偏轉(zhuǎn)線圈。電磁偏轉(zhuǎn)容易實現(xiàn)大偏轉(zhuǎn)角，射線電流大、像差小，所以攝像管和顯像管都采用電磁偏轉(zhuǎn)。92emvFevBR電磁偏轉(zhuǎn)示意圖平面屏幕平面屏幕偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距距離離偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角垂直紙面向外的垂直紙面向外的均勻磁場均勻磁

6、場勻速運動勻速運動的電子的電子偏轉(zhuǎn)中心偏轉(zhuǎn)中心圓周半徑圓周半徑磁場區(qū)域磁場區(qū)域磁場強(qiáng)度B電子速度v電子質(zhì)量m電子電荷emvBeR10elAmv令 為常數(shù)，可得偏轉(zhuǎn)角為：sinAB(6-4)22tan1ABDLLA B這樣，在偏轉(zhuǎn)角較大時，偏轉(zhuǎn)距離D為：(6-5)DLAB偏轉(zhuǎn)角較?。ù艌鲚^弱）時，偏轉(zhuǎn)距離D為：(6-6)11 根據(jù)左手定則，對電子束施加水平方向磁場，電子束做垂直方向偏轉(zhuǎn)；對電子束施加垂直方向磁場，電子束做水平方向偏轉(zhuǎn)。 在電視系統(tǒng)中，攝像管與顯像管外部都裝有水平和垂直兩組偏轉(zhuǎn)線圈。同時加入鋸齒波電流時，電子束既作水平掃描又作垂直掃描，形成直線掃描光柵。u 逐行掃描 電子束從屏幕左

7、上端開始，按照從左到右，從上到下的順序以均勻速度一行接一行的掃描，一次連續(xù)掃描完成一幀電視畫面的方式稱為逐行掃描。12 行掃描過程中，電子束從左到右的掃描稱為行正程掃描，所需時間THS；電子束從右到左的掃描稱為行逆程掃描，所需時間THR；行掃描周期TH=THS+THR，行掃描頻率fH=1/TH。電子束從上到下的掃描稱為幀正程掃描，所需時間TFS；電子束從下到上的掃描稱為幀逆程掃描，所需時間TFR；所以，幀掃描周期TF=TFS+TER，幀掃描頻率fF=1/TF。幀周期應(yīng)為行周期的整數(shù)倍Z，Z足夠大時，人眼將分辨不出行掃描光柵結(jié)構(gòu)13 為了使圖像均勻清晰，電視系統(tǒng)在逆程期間不傳送圖像信號，采用消隱

8、脈沖截止掃描電子束，使逆程無掃描線。 為了提高傳輸效率，應(yīng)使正程時間遠(yuǎn)大于逆程時間。 我國電視廣播技術(shù)體制規(guī)定：行逆程系數(shù)約為18，即THR/TH18%，幀逆程系數(shù)約為8， TFR/TF8%。u 隔行掃描 一幀圖像逐行掃描完成后，整個屏幕亮一次。根據(jù)人眼視覺惰性及臨界閃爍頻率，在保證無閃爍感的條件下，要求電視屏幕每秒鐘亮的次數(shù)須在48次以上。 提高幀頻，會增加圖像信號的傳輸帶寬。為了消除閃爍感又不使圖像信號傳輸帶寬過寬，提出了隔行掃描方案。14 隔行掃描是將一幀電視圖像分成兩場進(jìn)行交錯掃描。第一場對圖像的奇數(shù)場掃描，第二場對圖像的偶數(shù)場掃描。奇偶兩場光柵均勻相嵌，構(gòu)成一幅完整畫面。 由于掃完每

9、一場屏幕從上到下整個亮一次，所以，掃完一幅圖像屏幕亮了兩次。這樣，幀頻是場頻的一半，在保證無閃爍感的同時，又使圖像信號的傳輸帶寬下降一半。隔行掃描光柵及電流波形一幀圖像行數(shù)一般選為奇數(shù)，每場均包含半行。奇數(shù)場最后一行為半行，偶數(shù)場第一行為半行，最后一行為整行。15 電視信號的產(chǎn)生由攝像管完成。電視信號的產(chǎn)生由攝像管完成。攝像部分是利用攝像管的光電效應(yīng)，將景物隨時間和空間變化的光電信息變成電信號。u 黑白攝像管 攝像管是實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的攝像器件，它將二維空間分布的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為一維隨時間變化的視頻電信號。攝像管主要由鏡頭、光電靶、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈組成。 工作過程： 光電轉(zhuǎn)換：2D光強(qiáng)分布2D電量

10、分布。 電荷存儲：電量積累電荷分布靶面。 信號掃描讀出：電子槍逐點掃描視頻信號。16電子槍RL黑白攝像管的構(gòu)造1）光電效應(yīng)外光電效應(yīng)：指一些金屬如鉀、鈾在光能量激發(fā)下發(fā)射電子。內(nèi)光電效應(yīng)：指一些半導(dǎo)體材料（如硫化銻）在光能量的激發(fā)下改變其電阻。 內(nèi)光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換效率高，材料可以存儲和積累電荷，應(yīng)用廣泛。17 光學(xué)圖像正電荷向低電位轉(zhuǎn)移電位圖像。光電導(dǎo)體形成跨層電場，受到光照后，電導(dǎo)率升高，升高的程度與光照強(qiáng)度成正比。正電荷從高電位流向低電位，靶的右側(cè)電位升高。這樣就把入射在光電導(dǎo)體左邊的光學(xué)圖像，轉(zhuǎn)換成了右邊的電位圖像。光電導(dǎo)靶絕緣面電位的上升過程是電荷的積累過程。注：光電導(dǎo)靶是半導(dǎo)體，未受到光

11、照時，具有較高的電阻率（1012歐.cm）18 攝像管未工作時，光電導(dǎo)靶兩個表面間有數(shù)十伏的電壓差；工作時，光照使受光面產(chǎn)生光生載流子，兩表面間產(chǎn)生放電電流，靶的絕緣面電位上升。一幀時間內(nèi)，放電電荷是連續(xù)積累的。2）電荷存儲與積累 入射光子轟擊光電導(dǎo)靶 ， 產(chǎn) 生 本 征 吸 收（光生載流子），引起電導(dǎo)率變化與圖像照度分布一致。電導(dǎo)率變化導(dǎo)致光電靶兩側(cè)放電，絕緣面電位上升，上升的數(shù)值對應(yīng)于該點輸入圖像照度值。細(xì)電子束發(fā)射源：間熱式氧化物陰極。聚焦系統(tǒng)：聚焦線圈的磁場和聚焦陽極的電場。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：兩對磁偏轉(zhuǎn)線圈（偏轉(zhuǎn)角一般小于10o）。19 內(nèi)光電效應(yīng)積電式攝像管視頻信號形成等效回路45V100K

12、攝像時，Re變化很大充電電流變化很大負(fù)載電阻RL上形成圖像信號電壓（幾十毫伏）。攝像管陰極光電靶像素：一個大電阻和小電容的并聯(lián)。電子束：單刀多擲開光。充電回路：E，RL，信號極，Ce，R，K，E。無光照時，Re很大，補(bǔ)充電流非常?。?.5nA，幾十微伏）。光線越強(qiáng)，等效電阻Re越小。E為靶電源。系統(tǒng)沿使Ce左端電位為E，右端電位為零，掃描間隔中Ce會放電，形成非常微弱的暗電流，約為0.5nA，輸出信號電壓約為幾十微伏。攝像時，依次接通各個像素，Ce放電，右端電位上升，形成電位像。電子束對電位像的高電位進(jìn)行充電，充電電流能夠反映電位的高低，也就反映了像素的亮度，RL上形成圖像信號電壓（約幾十毫伏

13、）。20u 彩色攝像管棱鏡分色系統(tǒng)與濾色鏡反綠鏡反綠鏡反藍(lán)鏡反藍(lán)鏡加強(qiáng)反射加強(qiáng)反射EGEBER 攝像管本身并無辨色能力，它只能辨別亮度，輸出信號的顏色特征是靠分色系統(tǒng)和濾色片賦予的。彩色攝像機(jī)彩色攝像機(jī)三個黑白攝像管三個黑白攝像管+棱鏡分色系統(tǒng)棱鏡分色系統(tǒng)+紅、綠、藍(lán)濾色鏡紅、綠、藍(lán)濾色鏡三基色信號三基色信號ER，EG，EB216.2.1 全電視信號 黑白全電視信號由圖像信號和輔助信號組成，輔助信號有同步信號和消隱信號。1）電視圖像信號波形 圖像信號是由攝像管將明暗不同的景象經(jīng)過電子掃描和光電轉(zhuǎn)換而得到的電信號。該電信號有正負(fù)極性之分：光線越強(qiáng)，輸出信號電平值越高為正極性圖像信號；光線越強(qiáng)，輸

14、出電平值越低，稱為負(fù)極性的圖像信號。正極性圖像信號負(fù)極性圖像信號22 一般說來，電視圖像信號是隨機(jī)的。負(fù)極性隨機(jī)圖像信號電視圖像信號的特點 對于一般的活動圖像，垂直方向變化緩慢，相鄰兩行或相鄰兩幀的圖像信號差別很小，行（幀）間具有較強(qiáng)相關(guān)性。 近似周期性電視圖像波形的近似周期性23 電視圖像信號具有直流成分，其數(shù)值總是在零值以上或以下的一定范圍內(nèi)變化，不會同時跨越零值上下兩個區(qū)域。因此，圖像信號具有平均值，其數(shù)字決定了圖像的背景亮度。 單極性2）電視圖像信號的頻譜分析 頻譜指信號中所含的頻率成分及其能量分布，即各頻率成分的相對幅度。 攝像時，圖像上各像素的亮度按時間順序變?yōu)殡娦盘?，因此，圖像信

15、號是時間的函數(shù)fB(t)。 圖像信號是單極性信號，其幅度與亮度成正比，其頻帶寬度與圖像內(nèi)容有關(guān)。24 欲求電視圖像的頻帶寬度，必須知道其最高和最低頻率。最低頻率最低頻率：指圖像的背景亮度，即圖像信號的直流分量，其頻率接近于零。最高頻率最高頻率：需要根據(jù)孔闌效應(yīng)進(jìn)行計算?？钻@效應(yīng)指電子束孔徑的大小對圖像水平分解力的影響。圖像孔闌效應(yīng)及對應(yīng)電視信號25max122(1)FdNf Zft 孔闌效應(yīng)表明：掃描電子束直徑與像素大小相當(dāng)時，其圖像信號近似為正弦波，故圖像信號的最高頻率為：（6-7）這里，N指水平分解力，即一行內(nèi)所能分解的黑白條紋數(shù)： Z表示每幀的行數(shù)，M表示垂直分解力，K表示幅型比系數(shù)。(

16、1-)Z表示掃描行數(shù)減去消隱的行數(shù)，即有效掃描行數(shù)。Ke是凱爾系數(shù)。ZKKMKNe)1 (（6-8） 實驗表明，在同一電視系統(tǒng)中，水平分解力與垂直分解力相當(dāng)時圖像質(zhì)量最佳。26(1)(1)(1)HSHdHFTTtNNNfNf Z2max1121eVfKKf Z（6-9）（6-10）為場逆程系數(shù)。如果采用隔行掃描，則fFfv/2，得到：2max1141eVfKKf Z（6-11）THS是行正程時間，除以像素數(shù)目N得到每個像素的采樣時間。TH表示行逆程時間。 表示行逆程系數(shù)。fH指行頻，它等于幀頻fF乘以每幀行數(shù)Z。在逐行掃描的情況下，fFfV，得到：27u 如何確定場頻fV？ 根據(jù)掃描光柵無閃爍

17、和活動圖像有連續(xù)感的要求，活動圖像有連續(xù)感的要求，場頻一定要大于臨界閃爍頻率，即fV48Hz。根據(jù)占用頻帶寬度盡可能占用頻帶寬度盡可能窄以及不受電源干擾的要求，窄以及不受電源干擾的要求，場頻最好與電力網(wǎng)頻率同步。目前各國的場頻與本國的電源頻率相同，即50Hz或60Hz。注：如果場頻與電力網(wǎng)頻率不相同，接收機(jī)電源濾波器不完善，以及雜散電源磁場的影響，電視圖像會產(chǎn)生扭曲擺動和“滾道”現(xiàn)象。如果場頻和電源頻率同步鎖定后，上述干擾就會固定不動，眼睛就會逐步習(xí)慣這種干擾，不會產(chǎn)生不適應(yīng)的感覺。不過，現(xiàn)代接收機(jī)的生產(chǎn)工藝水平已經(jīng)能夠克服這些電源的干擾，因此場頻與電力網(wǎng)頻率相同的要求并非必要。28u 如何確

18、定每幀行數(shù) Z？ 此參數(shù)旨在提供當(dāng)觀看距離為屏幕高度的6倍時，適于一般視覺敏銳度的垂直分辨率的值。每幀行數(shù)為奇數(shù)。 當(dāng)前，常規(guī)廣播電視的標(biāo)準(zhǔn)化值為每幀525行和625行。 我國現(xiàn)行電視標(biāo)準(zhǔn)：圖像幅型比K為4:3，場頻fV50Hz，掃描行數(shù)Z625，行逆程系數(shù)18，場逆程系數(shù)8，凱爾系數(shù)Ke0.76。采用隔行掃描的圖像信號的帶寬為：maxminmax5.6ffffMHz （6-11） 所以，電視信號的亮度傳輸通道的頻帶規(guī)定為6MHz。29n 靜止圖像的頻譜靜止圖像的頻譜u 只在水平方向有亮度變化的靜止圖像只在水平方向有亮度變化的靜止圖像 這種情況下，每個行掃描得到的圖像信號都是一樣的。根據(jù)傅立葉

19、分析，頻譜是線狀譜，位于行頻fH及其諧波nfH上。n越大，能量越小。對于我國，6MHz帶寬最高諧波次數(shù)n384。3) 電視信號的頻譜垂直方向無變化的靜止圖像及其頻譜波形以行頻重復(fù)30u 在垂直方向也有亮度變化的靜止圖像在垂直方向也有亮度變化的靜止圖像 信號頻譜仍以行頻fH重復(fù) ， 頻 譜 成 分 為 n fH mfV，其頻譜分布是離散譜線族（譜線群），主譜線為nfH。頻譜特點：信號能量集中在行頻fH及其各次諧波nfH的主譜線上，n越大能量越小。在每個主譜線兩旁存在著場頻及其諧波的許多副譜線。m越大，副譜線能量越小。行頻諧波場頻諧波波形以場頻重復(fù)31u 在垂直方向有細(xì)節(jié)變化的靜止圖像在垂直方向有

20、細(xì)節(jié)變化的靜止圖像 垂直方向有精細(xì)細(xì)節(jié)變化時，兩場信號會有差異，其信號波形以幀為周期，故頻譜成分為nfHmfF。 由于垂直方向內(nèi)容有不小的相關(guān)性，所以幀間差引起的奇數(shù)倍成分相對較小。幀頻fF為25Hz。波形以幀頻重復(fù)波形以幀頻重復(fù)32n 運動圖像的頻譜運動圖像的頻譜 對于一般速度運動的物體，形成的幀周期信號波形表現(xiàn)為隨運動情況在時間軸上的相位有變化。 隨景物運動，兩旁的譜線依時間左右擺動，主譜線兩旁的副譜線近乎連續(xù)。運動圖像信號頻譜 總體來講，圖像信號頻譜是離散而成群的，呈梳齒狀。因電視圖像相鄰幀間、行間相關(guān)較大，相鄰譜群之間有信號能量的空白區(qū)。33n 輔助信號的波形與頻譜輔助信號的波形與頻譜

21、160s1612 s行、場同步和消隱信號（均為周期性脈沖）同步信號消隱信號34輔助信號的頻譜輔助信號的頻譜 一般來說，能量主要集中在f=3/以內(nèi)，故可近似認(rèn)為這類脈沖信號的最高頻率為fmax=3/。各輔助信號頻譜都小于6MHz。頻譜與脈沖寬度有關(guān)35 為了分析問題簡單，常將全電視信號的頻譜表示為下圖：結(jié)論：全電視信號具有在06MHz范圍內(nèi)離散分布的頻譜結(jié)構(gòu)。366.3.1 電視中心 電視中心負(fù)責(zé)電視信號的產(chǎn)生（攝?。?、處理與編輯，是所有電視節(jié)目的來源。并且，通過發(fā)射機(jī)調(diào)制、放大，合成射頻電視信號，向四方發(fā)射出去。 圖像視頻信號的帶寬很寬（06MHz），要發(fā)射出去需要很高的載波頻率，一般采用超短

22、波或微波來發(fā)射。對于一個200m高的發(fā)射天線，可以估算出其電波覆蓋半徑為50公里。21122112)(hRhRhRl2121,hhhRhR22222222)(hRhRhRl11212Rhlll 設(shè)發(fā)射天線高為h1，接收天線高為h2，地球半徑為R，則視距為l1+l2。37 電視信號發(fā)射設(shè)備包括圖像發(fā)射機(jī)、殘留邊帶濾波器、雙工器、視頻輸入設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備、假負(fù)載、控制臺、發(fā)射天線。 在廣播電視系統(tǒng)中，電視信號源（攝像機(jī)、電視幻燈機(jī)、測試信號發(fā)生器、激光視盤機(jī)等）產(chǎn)生的電視信號稱為視頻電視信號，它不適合直接進(jìn)行發(fā)射；視頻全電視信號只有經(jīng)過調(diào)制和混頻，形成射頻全電視信號，才能發(fā)射。n 視頻全電視信號射頻

23、化視頻全電視信號射頻化1）視頻圖像殘留邊帶調(diào)幅）視頻圖像殘留邊帶調(diào)幅做法：切除下邊帶，保留載波及上邊帶：12MHz7.25MHz優(yōu)點：節(jié)省帶寬；降低了發(fā)射和接收天線的帶寬要求； 簡化了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的高頻電路；提高了發(fā)射機(jī)的有效輸出功率。但是，不均衡調(diào)幅需要特殊的接收中放。38做法：伴音信號頻率范圍是5015000Hz，經(jīng)調(diào)頻變成寬帶信號（130KHz）。優(yōu)點：與圖像調(diào)制方式不同，不互相干擾，接收質(zhì)量高。高頻端抗干擾能力差，需要預(yù)加重處理2）伴音信號調(diào)頻）伴音信號調(diào)頻 我國廣播電視系統(tǒng)規(guī)定：甚高頻（VHF）：48223MHz；超高頻（UHF）：470960MHz；伴音信號帶寬：130KHz。注

24、：最大頻偏fm50KHz，已調(diào)伴音信號的帶寬Bf2（fmfm）2（5015）KHz130KHz 電視頻道使用米波頻段（48.5223MHz，12個頻道）和分米波頻段（56個頻道，470458MHz，566606MHz不使用）。92167MHz、566606MHz部分供調(diào)頻廣播和無線電通信使用，調(diào)頻廣播使用88108MHz，其中，8892MHz頻帶內(nèi)可以安排電視頻道。39射頻全電視信號的頻譜如下圖所示： 我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：每個頻道的伴音載頻比圖像載頻高6.5MHz，頻道帶寬為8MHz。40廣播電視系統(tǒng)的原理方框圖416.3.2 電視信號的差轉(zhuǎn) 為了擴(kuò)大電視的覆蓋范圍，需要建立轉(zhuǎn)播發(fā)射臺對電視信號

25、進(jìn)行轉(zhuǎn)播。轉(zhuǎn)播方式可以分為：2）差轉(zhuǎn)式）差轉(zhuǎn)式先解調(diào)，再調(diào)制，十分龐雜。 直接變頻放大，不進(jìn)行解調(diào)再調(diào)制，線路簡單，價格低廉，十分普及。1）收轉(zhuǎn)式）收轉(zhuǎn)式42一次變頻式差轉(zhuǎn)機(jī)二次變頻式差轉(zhuǎn)機(jī)特點：收發(fā)隔離度比較差，容易產(chǎn)生干擾。特點：有中頻放大器，增益較高，工作穩(wěn)定，設(shè)備復(fù)雜43 每個像素占用一條傳輸通道，把所有像素的亮度信息同時轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，并同時傳輸出去。一幀畫面分解成幾十萬個像素就需要幾十萬條通道。在電路上同時提供幾十萬條通道是不現(xiàn)實的，因此，同時傳輸制未被采用。6.3.3 電視信號傳輸1）同時傳輸制2）順序傳輸制 將景物分解成許多像素后，把所有像素的亮度信息按時間順序一一傳輸出相

26、應(yīng)的電信號，所用的傳輸通路只需一條。一條傳輸通路輪流接通每一對相應(yīng)的光電單元和發(fā)光單元。只要輪流的速度足夠快，由于人眼的視覺暫留特性，看起來好像是所有的象素同時發(fā)光，顯示出完整的畫面。44A. 要求傳送速度快。只有傳送迅速，傳送時間小于視覺暫留時間（約50 200ms），重現(xiàn)圖像才會給人以連續(xù)無跳動的感覺。順序傳輸?shù)奶攸c：B. 傳送要準(zhǔn)確。每個像素一定要在輪到它傳送時才被轉(zhuǎn)換、傳送，并被接收方接收。且收、發(fā)雙方每個像素被轉(zhuǎn)換、還原的幾何位置要一一對應(yīng)。即收發(fā)雙方應(yīng)同步工作。 n 傳輸通道 電視信號的傳輸通道包括微波中繼、通信衛(wèi)星中繼、有線電視、光纖。45u 微波中繼傳輸微波中繼傳輸 微波中繼是

27、電視信號遠(yuǎn)距離傳播的一種方式，通過微波設(shè)備多級中繼傳送（微波鏈）。端站1：將電視臺送來的電視信號調(diào)制到微波上發(fā)送出去。端站2：將收到的微波信號解調(diào)出電視信號送往電視臺。端站1端站2中繼站中繼站：完成微波信號的轉(zhuǎn)發(fā)和分路。有三種：可以分出和加入信號的主站主站；能夠分出信號的分路站分路站；僅對信號進(jìn)行變頻和放大的中間站中間站。微波信號發(fā)送機(jī)+微波信號接收機(jī)+電視調(diào)制解調(diào)機(jī)46 頻帶寬：可以調(diào)頻傳輸，抗干擾。 穩(wěn)定性好：不受電離層、天電，太陽黑子變化、工業(yè)的干擾，質(zhì)量有保證。 直線傳播：視距傳播，需接力（高山）。 定向收發(fā) ：方向性很強(qiáng)的高增益天線。微波中繼傳輸?shù)奶攸c： 微波中繼傳輸是目前各國遠(yuǎn)距離

28、傳輸電視信號的主要手段，所有的微波中繼站均采用調(diào)頻方式傳輸信號。 一個微波中繼系統(tǒng)由許多中繼站組成，進(jìn)行多波道傳輸，而每一個中繼站的雙向波道又各有一套收發(fā)設(shè)備，這樣，就需要正確、合理的選擇收發(fā)頻率。47微波傳輸?shù)念l率分配原則： 使系統(tǒng)內(nèi)部干擾最小，在給定頻段內(nèi)盡可能安排多的波道，增加通信容量。注意事項：同一站內(nèi)，單向波道收、發(fā)頻率必須分開。多波道同時工作時，相鄰波道要有足夠間隔。合理分配頻率，避免鏡像干擾。整個頻譜安排應(yīng)緊湊。48u 通信衛(wèi)星中繼傳輸通信衛(wèi)星中繼傳輸衛(wèi)星通信網(wǎng)示意圖收發(fā)天線；轉(zhuǎn)發(fā)器；控制設(shè)備；電源衛(wèi)星電視接收機(jī)；饋源系統(tǒng)；低噪聲下變頻器（俗稱高頻頭）衛(wèi)星地面接收站 衛(wèi)星要在地球

29、的同步軌道運動，同步軌道在赤道上空約36000公里處。 由于衛(wèi)星信號強(qiáng)度較弱，頻帶很寬，要求衛(wèi)星接收機(jī)靈敏度高、噪聲小、頻帶寬、接收天線增益高。49l 上行站：上行站：對來自電視中心的廣播電視信號進(jìn)行處理、調(diào)制、上變頻和功率放大，通過定向天線向衛(wèi)星發(fā)送上行微波信號。l 接收站：接收站：接收來自衛(wèi)星的電視載波信號，通過天線把衛(wèi)星信號變換成中頻信號，進(jìn)行低噪聲放大、下變頻、中頻解調(diào)和基帶處理。l 遙測遙控跟蹤站：遙測遙控跟蹤站：測量、控制衛(wèi)星的位置和姿態(tài)，以及調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)器的工作狀態(tài)，是與衛(wèi)星對話并管理衛(wèi)星的地球站。l 衛(wèi)星：衛(wèi)星：接收來自上行站的電視信號，放大，變頻，用下行頻率向用戶轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)目。衛(wèi)星電

30、視系統(tǒng)包括：衛(wèi)星電視系統(tǒng)包括：50l 通信覆蓋面大，距離遠(yuǎn)，易實現(xiàn)越洋和洲際通信。l 傳輸容量大，頻帶寬。l 傳輸質(zhì)量高，通信穩(wěn)定。l 具有多址聯(lián)結(jié)特性。通信衛(wèi)星中繼傳輸?shù)奶攸c：通信衛(wèi)星中繼傳輸?shù)奶攸c：51特點：適用于城市地區(qū)，規(guī)模小、傳輸距離近、頻帶少（逐漸增加）。u 有線電視傳輸有線電視傳輸公用天線電視系統(tǒng)CATV（Community Antenna Television System）電纜電視系統(tǒng) CATV（Cable Television System） 指把室外天線收到的電視信號經(jīng)放大處理后，用電纜分配到用戶，形成電視接收、傳輸、分配系統(tǒng)。52有線電視系統(tǒng)包括：有線電視系統(tǒng)包括：l

31、前端設(shè)備：是核心部分，接收和處理信號，對信號進(jìn)行放大、頻率變換、電平控制以及干擾抑制。接收天線采用單頻道天線。l 傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)：采用較粗的同軸電纜；采用均衡器補(bǔ)償高、低頻的不同衰減；采用帶自動增益和斜率補(bǔ)償?shù)姆糯笃餮a(bǔ)償由溫度變化引起的電平起伏。l 信號分配系統(tǒng)信號分配系統(tǒng)：包括分配器、分支器、線路放大器和用戶；分配器和分支器是無源器件，對用戶接收機(jī)起隔離作用。輸入輸出端要良好匹配。53u 光纖傳輸光纖傳輸 光通信是用光波作為信息傳輸載波的通信方式。可以分為有線和無線光通信。光通信是最理想的通信手段之一。通信容量大（載頻高，頻帶寬），損耗小，中繼距離長，不受電磁干擾，光纖原料資源豐富。光纖通

32、信系統(tǒng)包括：光纖通信系統(tǒng)包括：光發(fā)射端：二次調(diào)制、放大、驅(qū)動，得到載波光。中繼放大器：衰減補(bǔ)償。光接收端：光電轉(zhuǎn)換，解調(diào)。54 彩色攝像機(jī)將彩色圖像分解成紅、綠、藍(lán)三基色光，并變成相應(yīng)的三基色電壓（ER，EG，EB或R，G，B），但是，在電視信號的傳輸中，并不直接傳送這三個基色信號。6.3.4 傳輸信號處理兼容性考慮：兼容性考慮：彩色電視信號中必須有一個代表圖像亮度的信號分量，不能直接傳送R，G，B。帶寬經(jīng)濟(jì)性考慮帶寬經(jīng)濟(jì)性考慮: 每個基色信號占用6MHz不經(jīng)濟(jì)。 因為每個基色信號中都包含亮度、色調(diào)和飽和度分量，所以，它們的線性組合也包含了這三個要素。解決辦法就是在兼容制彩色電視中選用亮度信號

33、亮度信號和色差信號色差信號作為傳輸信號傳輸信號。55亮度信號Y由紅、綠、藍(lán)三基色信號線性組合而成：0.30.590.11RGBYEEE（6-12）利用該電阻矩陣電路可以實現(xiàn)亮度信號的疊加。 色差信號指基色信號與亮度信號之差組成的信號?；旧钚盘栍?個，即：0.700.590.110.300.590.890.300.410.11RBGEYRGBEYRGBEYRGB （6-13）它們都代表電視信號的色度信息。56 在亮度方程中，EG信號的系數(shù)最大，使EG-Y信號比ER-Y和EB-Y信號小得多，從而EG-Y信號抗干擾能力差。 從原理上講，三個色差信號只需傳輸兩個就可以（相互獨立的要求），所有的彩色

34、電視廣播制式都選用ER-Y和EB-Y進(jìn)行傳輸，原因為： 在接收端用ER-Y和EB-Y可以方便地恢復(fù)出 EG-Y：EG-Y -0.51（ ER-Y）-0.19（EB-Y），兩個系數(shù)都小于1，易于實現(xiàn)。 采用色差信號傳輸除了滿足兼容性要求外，還有以下好處： 傳送黑白圖像時，兩個色差信號都為零，色差信號不會干擾亮度信號。 有利于節(jié)省色度信號的發(fā)射能量，彩色圖像大部分面積上色差信號為零。 在接收機(jī)中，利用解碼矩陣很容易將色差信號還原成三個基色信號。57()()()0.51()0.19()RRBBGGRBEEYYEEYYEEYYYEYEY（6-14）解碼矩陣為： 要想在6MHz帶寬內(nèi)傳送一個亮度信號和兩

35、個色差信號，不進(jìn)行頻帶壓縮是不可能的。 解決辦法：大面積著色原理+頻譜交錯原理58n 大面積著色原理（高頻混合原理） 利用人眼對彩色的分辨力比黑白細(xì)節(jié)低很多的視覺特性，只傳送景物中大面積的彩色部分，彩色細(xì)節(jié)用黑白圖像（亮度）代替，這一處理彩色的方式稱為大面積著色原理。 我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定亮度信號帶寬為6MHz，色差信號帶寬為1.3MHz。這樣，在接收端顯示的圖像是粗線條的彩色圖像再附加黑白細(xì)節(jié)，正好符合人眼視覺特性。 高頻混合原理的公式表示：0 1.30 60 1.31.3 60 1.30 60 1.31.3 60 1.30 60 1.31.3 6()()()RRRBBBGGGEEYYEYEEY

36、YEYEEYYEY（6-15）59 ER，EB，EGY，ER-Y，EB-YY，U，V (PAL制式)U=0.493(EB-Y)V=0.877(ER-Y)Y，I ，Q （NTSC制式）把U，V分量旋轉(zhuǎn)33度0000sin33cos33cos33sin33IUVQUV 三基色信號60n 頻譜交錯原理 信號能量集中在行頻fH及其諧波nfH附近一段很小的范圍內(nèi)，在（n1/2）fH附近沒有亮度信號能量，剩下較大的空襲。于是，可以將色度信號的頻譜插在亮度信號頻譜的空隙中間進(jìn)行傳送，實現(xiàn)在同一個通道內(nèi)同時傳送亮度信號和色度信號的目的。這種處理亮度信號和色度信號的方法稱為頻譜交錯原理或頻譜間置原理。亮度信號6

37、MHz 對于慢變化的圖像，空隙率達(dá)到93.6，變化較快的圖像，頻譜空隙率仍達(dá)46。并且隨著諧波次數(shù)增高，譜線群的能量衰減較快。61亮度信號頻譜色差信號頻譜調(diào)制到副載頻fsc上的色差信號頻譜，與亮度信號頻譜錯開半個行頻亮度信號和調(diào)制色差信號相加后的頻譜，即彩色電視信號的頻譜62副載頻fsc的選擇原則： fsc必須是半行頻的奇數(shù)倍：fsc（2n1）fH/2； 使色度信號與亮度信號間的串?dāng)_最?。?副載頻應(yīng)與半行頻之間有簡單的倍數(shù)關(guān)系，以便電路上容易實現(xiàn)。例：取n284，則fsc567fH/2=799fH/24.43MHz 電視信號發(fā)射機(jī)中，用以傳送整個彩色電視信號的射頻載頻稱為主載頻，用來形成能夠與

38、亮度信號頻譜間置的色度信號所用的載頻fsc叫做副載頻。副載頻只有1個，而調(diào)制的色差信號有2個，所以需要對同一載波的2個不同相位進(jìn)行兩相調(diào)制。u 副載頻636.4 彩色電視的制式彩色電視的制式 世界各地都采用兼容制（黑白與彩色電視機(jī)可以互相收看對方電視臺的節(jié)目）彩色電視制式，根據(jù)將色差信號頻譜譜線插入亮度信號頻譜空隙中所采用的方法的不同，可以分為：u NTSC (National Television System Committee)制式 NTSC制式（最早）于1954年首先在美國正式使用，還有日本、加拿大等許多國家采用。采用兩個色差信號對相互正交的同頻副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅，相角33度和123度

39、，與亮度信號相加一起傳送。為了實現(xiàn)兼容，必須將兩個色差信號調(diào)制在精確選定的副載頻上，所以，色差信號的調(diào)制方式應(yīng)滿足：色度已調(diào)波對亮度信號的干擾最小；已調(diào)波的彩色信噪比高；兩個色差信號互不干擾，在接收機(jī)中容易分開。64根據(jù)以上要求，NTSC制式選擇正交平衡調(diào)幅調(diào)制方式。()cos(cos)cos11cos()cos()cos22ssmsmmmuUutUUttUtUtUt 設(shè)調(diào)制信號為um=Umcost，載波信號為us=Uscost，則普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（6-16）可見，普通調(diào)幅波的頻譜有三個分量。l 普通調(diào)幅6.4 彩色電視的制式彩色電視的制式65 可見平衡調(diào)幅波的頻譜有兩個分量，去掉一

40、般調(diào)幅波中的載波分量，不僅使傳輸功率大為減少，而且在傳輸黑白圖像或細(xì)節(jié)圖像時，色差信號為零，調(diào)幅既無邊頻，又無副載波信號，整個色度信號為零，可以完全消除對亮度信號的干擾。11()()coscos22mmmuUtUtUtt （6-17） 平衡調(diào)幅是一種特殊的調(diào)幅方式，特點是在發(fā)送時沒有副載波，需要在接收機(jī)設(shè)置副載波再生電路。 所謂平衡調(diào)幅就是抑制載波的調(diào)幅，簡稱抑載調(diào)幅。其表達(dá)式為：l 平衡調(diào)幅6.4 彩色電視的制式彩色電視的制式66sincossin()ssmsFUtVtFt 該調(diào)制方式的特點是將兩個色差信號分別對頻率相同而相位相差900的兩個副載波進(jìn)行正交平衡調(diào)幅，然后與亮度信號相加，一起傳

41、送。 所謂“正交”是指相互垂直的意思。兩個頻率相同，相位相差900的正弦波信號，是相互垂直的。將兩個調(diào)制信號分別對頻率相同，相位相差900的兩個正交載波信號進(jìn)行調(diào)幅，叫做正交調(diào)幅。如果兩個調(diào)幅信號分別對兩個正交載波信號進(jìn)行平衡調(diào)幅，就叫做正交平衡調(diào)幅?？梢员硎緸椋簂 正交平衡調(diào)幅（6-18）6.4 彩色電視的制式彩色電視的制式67NTSC制式的優(yōu)點： 兼容性好。 圖像質(zhì)量好。 電路簡單，信號處理容易。NTSC制式的缺點是： 對相位失真十分敏感，須控制在100以內(nèi)； 容易產(chǎn)生明顯的色調(diào)失真； 對發(fā)射端與中間傳送設(shè)備的性能指標(biāo)要求高。6.4 彩色電視的制式彩色電視的制式68u PAL(Phase

42、Alternation Line)制式PAL制式：1967年西德和英國首先采用PAL制式，也是采用色差信號對相互正交的兩個同頻副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅，相角0度和90度。該制式在原來正交平衡調(diào)幅和同步檢波的基礎(chǔ)上，將已調(diào)幅的紅色差信號進(jìn)行逐行倒相，克服了NTSC制式的相位敏感性。一般指625線，每秒25幀，隔行掃描。彩色信噪比提高了3dB。根據(jù)不同的參數(shù)細(xì)節(jié)，又可以進(jìn)一步分為G、I、D等制式，我國采用PAL/D制式。 該制式彩色清晰度略低于NTSC制式，信號處理較繁，接收機(jī)電路較復(fù)雜，是用得最多的一種制式。6.4 彩色電視的制式彩色電視的制式69u SECAM(Sequential Couleura

43、 Memoire)制式 1966年由法國正式使用，以后前蘇聯(lián)、東歐等國家相繼采用，也叫順序傳送彩色與存儲制式，也是為了克服NTSC制式的色調(diào)失真而設(shè)計的。SECAM制式對兩個色差信號不是同時傳送，而是輪流交替?zhèn)魉汀Ａ硗?，兩個色差信號不是對副載波進(jìn)行調(diào)幅，而是對兩個頻率不同的副載波進(jìn)行調(diào)頻，然后將兩個調(diào)頻波輪換插入亮度信號頻譜的高端。 SECAM制式的優(yōu)點是傳輸失真小，圖像錄放性能好。缺點是彩色圖像垂直清晰度下降一半。副載波調(diào)頻信號頻譜比較復(fù)雜，無法避免色度信號與亮度信號的相互干擾；調(diào)頻副載波周期不是常數(shù)，需要采取特殊措施使相鄰兩場的副載波干擾光電互相抵消；即使沒有色度信號，副載波依然存在，所以

44、，副載波對亮度信號的干擾始終存在。6.4 彩色電視的制式彩色電視的制式70現(xiàn)行彩色電視制式的缺陷： 圖像清晰度低，細(xì)節(jié)分辨力差；畫面存在各種串?dāng)_，如亮色串?dāng)_，色色串?dāng)_；原因是復(fù)合信號傳輸，亮度、色度共用頻帶傳輸，沒有完善的亮、色分離措施。 存在并行、行蠕動，行間閃爍，大面積閃爍現(xiàn)象；存在微分相位和微分增益失真，色彩欠柔和；原因是隔行掃描，采用窄帶傳送色度信號。6.4 彩色電視的制式彩色電視的制式 顯示面積不夠大，缺少臨場感和逼真感；原因是選用的行、場頻低。大屏幕電視機(jī)中掃描行結(jié)構(gòu)粗糙，閃爍感明顯。 模擬制式不利于信息傳輸、存儲、處理和節(jié)目交流。71 廣播電視系統(tǒng)的終端設(shè)備是廣播電視接收機(jī)（電視

45、機(jī)）。在電視機(jī)里，接收到高頻電視信號后，經(jīng)過一系列與發(fā)送端對應(yīng)的相反變換和處理，恢復(fù)出原來的圖像信號和伴音信號，分別加到電視機(jī)中的顯像管和揚(yáng)聲器上，從而再現(xiàn)發(fā)送端的圖像和聲音。6.5 電視信號的接收與顯示6.5.1 黑白電視機(jī)原理 黑白電視機(jī)分為雙通道與單通道兩種。單通道：圖像和伴音的中頻通道是共用的，解調(diào)之后才將圖像和伴音信號分開處理，電路簡單，穩(wěn)定性好，使用廣泛。雙通道：在混頻器之后，把中頻圖像信號和伴音信號分別送圖像通道和伴音通道進(jìn)行處理，電路較為復(fù)雜。72黑白電視接收機(jī)的原理方框圖同步掃描部分同步掃描部分公共通道部分公共通道部分電電 源源6.5 電視信號的接收與顯示73n 公共通道公共

46、通道天線收到的欲接收頻道的射頻信號及相鄰頻道的干擾信號，由阻抗變換器使其與高頻頭中輸入電路所需的輸入阻抗匹配輸入阻抗匹配；經(jīng)高頻放大器放大信號，由本地振蕩器和混頻器組成的變頻器將射頻信號變換為中頻信號中頻信號；中頻放大器對圖像信號放大放大60dB左右，并抑制某些特定頻率干擾。視頻檢波器利用二極管的非線性對圖像信號進(jìn)行峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)檢波，變換出圖像伴音信號，然后由視頻前置級分離出圖像信號圖像信號和伴音信號伴音信號。6.5 電視信號的接收與顯示n 圖像通道圖像通道 圖像信號經(jīng)視頻放大器放大，恢復(fù)直流后，輸送到顯像管，控制電子束的強(qiáng)弱，重現(xiàn)圖像。74n 伴音通道伴音通道 伴音信號經(jīng)過伴音中放放

47、大，限幅后，由鑒頻器解調(diào)出原始聲音信號，經(jīng)放大后在揚(yáng)聲器中恢復(fù)原伴音。6.5 電視信號的接收與顯示n 穩(wěn)定電路穩(wěn)定電路 消噪聲（ANC）電路用于消除可能出現(xiàn)的大脈沖干擾；自動增益控制AGC（電路）控制中放和高放電路增益，使輸出的視頻信號穩(wěn)定在一定的幅度范圍內(nèi)，避免失真和過載。n 掃描電路掃描電路 產(chǎn)生與同步信號同步的水平、垂直鋸齒電流，控制偏轉(zhuǎn)線圈進(jìn)行掃描。主要包括同步分離電路和行、場掃描電路，還有中、高壓電源部分。756.5 電視信號的接收與顯示6.5.2 彩色電視機(jī)原理彩色電視接收機(jī)原理框圖766.5 電視信號的接收與顯示 在彩色電視接收機(jī)中，由公共通道送來的全電視信號，在解碼器作用下分離

48、出亮度信號、三路基色信號及同步信號。解碼器由亮度通道、色度通道、輔助通道和解碼矩陣四部分組成。u 亮度通道：與黑白電視機(jī)的圖像通道相同。u 色度通道：由色度放大電路、延遲解調(diào)器，同步檢波器組成，其任務(wù)是從全電視信號中分離出色度信號并經(jīng)同步解調(diào)得到U，V色差信號。u 解碼矩陣：包括色差放大和解碼矩陣電路，其作用是把YUV信號通過線性變換形成三基色信號ER，EG，EB。u 輔助通道：又稱色同步電路，其任務(wù)是為同步檢波器提供規(guī)定相位的副載波，使其頻率和相位盡可能與發(fā)射端一致。77彩條信號重現(xiàn)示意圖6.5 電視信號的接收與顯示786.5.3 電視信號的顯示 圖像顯示器件（按原理分）：陰極射線管（CRT

49、）、等離子體顯示板（PDP）、電致發(fā)光顯示（ELD）、發(fā)光二極管（LED）、有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）、真空熒光管（VFD）、場發(fā)射顯示（FED）、液晶顯示（LCD）。6.5 電視信號的接收與顯示n CRT顯示器顯示器 CRT顯示器在二十世紀(jì)統(tǒng)治地位，其核心器件是黑白顯像管或彩色顯像管。79l 黑白顯像管黑白顯像管 6.5 電視信號的接收與顯示 黑白顯像管把電信號還原成光圖像，顯像管的熒光屏上覆蓋熒光材料，受到一定能量的電子沖擊時，熒光材料會發(fā)出可見光，發(fā)光強(qiáng)度取決于電子的數(shù)量和速度。只要用代表圖像的電信號去控制電子束的強(qiáng)弱，再按攝像時的規(guī)律掃描熒光屏，便能完成由電到光的轉(zhuǎn)換，重現(xiàn)電視圖像。

50、黑白顯像管的結(jié)構(gòu)電子槍電子槍電真空電真空 電子槍的任務(wù)是產(chǎn)生電流密度很高，截面很小的電子束，電子束的強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)并能在磁場的作用下掃描整個屏幕。80電電子子槍槍陰極陰極K柵極柵極M燈絲通電加熱氧化物，發(fā)射電子燈絲通電加熱氧化物，發(fā)射電子調(diào)制極，加幾十伏負(fù)電壓，改變調(diào)制極，加幾十伏負(fù)電壓，改變電子束的強(qiáng)弱，控制顯像管亮度電子束的強(qiáng)弱，控制顯像管亮度第一陽極第一陽極A1加速極，加幾百伏的正電壓，使加速極，加幾百伏的正電壓，使電子向熒光屏做加速運動電子向熒光屏做加速運動第二陽極第二陽極A2高壓極，使電子高速轟擊熒光屏高壓極，使電子高速轟擊熒光屏第三陽極第三陽極A3聚焦極，調(diào)整電極電壓，改變熒聚焦極，

51、調(diào)整電極電壓，改變熒光屏上光點大小，使圖像最清晰光屏上光點大小，使圖像最清晰6.5 電視信號的接收與顯示81熒光屏的結(jié)構(gòu)與功能熒光屏的結(jié)構(gòu)與功能面玻璃：平面最佳，適于眼睛觀察。熒光粉：晶態(tài)磷光體微細(xì)顆粒沉積而成，厚度選擇與顆粒直徑相近，約為58微米。典型材料：ZnS:Ag 或 ZnS：CdS:Ag，黑白顯像。鋁膜：通過電子束，反射散射光線，增大熒光粉發(fā)光效率和熒光屏的亮度。 熒光屏的發(fā)光顏色取決于熒光粉的種類，亮度取決于熒光粉的發(fā)光效率、電子束流密度和陽極電壓，一般采用加大陽極電壓的方法提高亮度。6.5 電視信號的接收與顯示82l 彩色顯像管彩色顯像管 彩色顯像管于20世紀(jì)50年代問世，發(fā)展迅

52、速，品種繁多。6.5 電視信號的接收與顯示生理混色法：當(dāng)兩只眼睛同時分別觀看不同的顏色，也會產(chǎn)生混色效應(yīng)。彩色圖像的重現(xiàn)一般是利用空間混色法。時間混色法：將三種基色光按一定的時間順序輪流投射到同一表面上，只要輪換速度足夠快，由于人眼的視覺惰性，分辨不出三種基色，只能看到混合彩色的效果。（順序制彩電）空間混色法：將三種基色光分別投射到同一表面的相鄰三個點上，只要距離足夠近，由于人眼的分辨率有限，不能分辨出這三種基色，而只能感覺到它們的混合色。（同時制彩電）836.5 電視信號的接收與顯示蔭罩管工作示意圖三基色電壓三電子束三色熒光粉A）蔭罩管式彩色顯像管蔭罩管式彩色顯像管 三槍三束管三槍三束管，熒

53、光屏內(nèi)壁有蔭罩極。蔭罩起選色機(jī)構(gòu)的作用，蔭罩孔和三色熒光點對應(yīng)，熒光屏上每一組三色點相當(dāng)于一個彩色像素。電子束截面大于蔭罩孔，一束電子同時激發(fā)好多像素，使圖像模糊，為了消除孔闌效應(yīng)，提高清晰度，三組電子束要足夠細(xì)。 蔭罩是打有幾十萬個小圓孔的金屬薄板，厚度0.15mm，孔徑0.25mm，電子可以通過這些小孔打到熒光屏上。84B）自會聚彩色顯像管自會聚彩色顯像管一種單槍三電子束管，三個電子束一字排列，柵極、加速極、聚焦極、高壓極也開對應(yīng)的小孔，熒光屏的三色熒光粉及蔭罩孔也排成小條狀。 電子束的自會聚是利用非均勻偏轉(zhuǎn)磁場進(jìn)行校正，包括桶形場偏轉(zhuǎn)磁場和枕形行偏轉(zhuǎn)磁場。6.5 電視信號的接收與顯示自會

54、聚管工作示意圖85自會聚管對電子束的校正桶形磁場的垂直分量使電子束水平偏移，藍(lán)電子束向左，紅電子束向右，向綠電子束靠攏。枕形磁場兩旁磁場比中間強(qiáng)，紅電子束偏轉(zhuǎn)小，藍(lán)電子束偏轉(zhuǎn)大，紅、藍(lán)電子束重合，綠電子束偏轉(zhuǎn)量稍小，與紅、藍(lán)電子束不重合。6.5 電視信號的接收與顯示86CRT的優(yōu)點：的優(yōu)點： 性能價格比高； 調(diào)整分辨力容易（VGA-VXGA-HDTV）； 形狀和大小變化很大； 尋址簡單（7根導(dǎo)線）； 高亮度和高對比度，發(fā)光效率高、色彩豐富（1024，全色）；壽命長（10萬小時），響應(yīng)速度高、大規(guī)模生產(chǎn)基礎(chǔ)，銷售量大。6.5 電視信號的接收與顯示CRT的缺點：的缺點： 體積大、重量大； 屏面內(nèi)有

55、光散射，圖像有閃爍、抖動、畸變； 最大直觀顯示尺寸為114cm，無數(shù)字尋址； 電壓很高（2萬伏左右），耗電； 圖像存儲有問題，蔭罩彩管內(nèi)分辨力受限制。87n 液晶顯示器（液晶顯示器（LCD）6.5 電視信號的接收與顯示 利用液晶的電光效應(yīng)電光效應(yīng)，通過施加電壓改變液晶的光學(xué)特性，造成對入射光的調(diào)制，使液晶的投射光或反射光受到所加信號電壓的控制，達(dá)到顯示的目的。 液晶的電光效應(yīng)是指液晶的分子結(jié)構(gòu)在外加刺激（電場、磁場和熱能）下，改變排列方向或者運動發(fā)生紊亂，從而改變光學(xué)性質(zhì)。目前，主要是通過施加電場的方式使液晶產(chǎn)生電光效應(yīng)，達(dá)到成像目的。88 液晶是介于完全規(guī)則狀態(tài)（固體）與不規(guī)則狀態(tài)（液體）之

56、間的中間態(tài)物質(zhì)。它可以流動，但是在不同方向上光學(xué)性質(zhì)不同。有熱致液晶熱致液晶和溶致液晶。根據(jù)分子排列形式，液晶可分三種：（1）向列型；（2）膽甾型；（3）近晶型。向列型棒狀，粘度小，流動性強(qiáng)，用作顯示的主要類型膽甾型層狀螺旋結(jié)構(gòu)，添加劑；近晶型排列規(guī)則，呈二維流動性，粘度比向列型大。6.5 電視信號的接收與顯示89動態(tài)散射效應(yīng)：當(dāng)施加在液晶盒上的電壓超過某一值時，液晶分子產(chǎn)生紊亂運動，盒內(nèi)的折射率隨時間而變化，從而使外界的入射光散射。電控雙折射效應(yīng)：施加電場，液晶分子改變排列方向，發(fā)生雙折射效應(yīng)。相變效應(yīng)：施加電場超過閾值時，水平排列變?yōu)榇怪迸帕?。賓主效應(yīng)：液晶分子中融合二色性染料，可作彩色顯

57、示。6.5 電視信號的接收與顯示扭曲向列型效應(yīng)：通過外加電場改變液晶分子的排列方向，是應(yīng)用最廣泛的液晶顯示機(jī)理。l 液晶的電光效應(yīng)液晶的電光效應(yīng)906.5 電視信號的接收與顯示無電場時，檢偏器的偏振方向與起偏器平行，但向列型液晶分子連續(xù)扭轉(zhuǎn)900，出射光被遮斷；施加電壓高于閾值電壓，液晶分子軸與電場平行，當(dāng)兩側(cè)偏振片方向平行時，出射光透過檢偏器。91l 液晶顯示器的特點：液晶顯示器的特點：被動型顯示：被動型顯示：液晶顯示器件本身不發(fā)光，靠調(diào)制外界光顯示。6.5 電視信號的接收與顯示低壓微功耗：3V左右，驅(qū)動功率小。 交流驅(qū)動：直流驅(qū)動會縮短液晶壽命。平板型結(jié)構(gòu)：使用方便，適合批量生產(chǎn)。 顯示信

58、息量大：沒有蔭罩限制，像素小。 沒有電磁輻射：適合長期工作。 響應(yīng)速度慢：30200ms。92l 液晶成像器件結(jié)構(gòu)液晶成像器件結(jié)構(gòu) 使用反復(fù)精制的高純度液晶封入（采用表面張力或壓力差法封入，壓力差法效果更好一些）玻璃板之間，可以延長液晶壽命，減小特性偏差。1）液晶顯示板6.5 電視信號的接收與顯示透明電極：氧化錫、氧化銦噴鍍、蒸發(fā)、濺射在玻璃上；密封劑：防止水分進(jìn)入；間隔墊聚酯薄膜使液晶保持一定的厚度。932）驅(qū)動電路簡單矩陣驅(qū)動方式：“立體電路效應(yīng)”使相鄰像素信號產(chǎn)生干擾，而“交叉效應(yīng)”降低了圖像對比度有源矩陣驅(qū)動方式：有源矩陣驅(qū)動通過在掃描電極和信號電極交叉處安裝薄膜晶體管開關(guān)或非線性元件

59、，可以改善圖像對比度和清晰度。6.5 電視信號的接收與顯示信號電極掃描電極半選擇點半選擇點選擇點選擇點薄膜場效應(yīng)晶體管驅(qū)動（Thin Film Transistor,TFT）掃描電極信號電極開關(guān)晶體管液晶像素電容液晶像素電阻TFT驅(qū)動為每一個液晶像素配置一個開關(guān)晶體管，晶體管接近理想開關(guān)，各個像素之間尋址完全獨立，從而消除了液晶像素之間的交叉串?dāng)_。946.6.1 數(shù)字電視（數(shù)字電視（Digital Television） 數(shù)字電視（DTV）是從模擬電視發(fā)展過來的，但是內(nèi)涵遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電視本身。 數(shù)字電視是指一個從節(jié)目攝制、制作、編輯、存儲、發(fā)射、傳輸，到接收、處理、顯示等全過程完全數(shù)字化的電視系統(tǒng)。 數(shù)字電視最大的特點是電視信號以數(shù)字形式進(jìn)行廣播，其制式與模擬電視廣播有本質(zhì)不同。其意義在于數(shù)字電視廣播系統(tǒng)成為一個數(shù)字傳輸平臺，不僅改善節(jié)目制作和傳輸質(zhì)量，提高信道利用率，而且還可以提供其他增值服務(wù)。比如數(shù)據(jù)廣播、電視購物、電子商務(wù)、軟件下載、視頻點播等，為“三網(wǎng)融合”提供技術(shù)上的可能性