電視原理與現(xiàn)代電視系統(tǒng)：第一章 電視基礎(chǔ)知識(shí)

1、電視原理與現(xiàn)代電視系統(tǒng)概 述電視發(fā)展的過(guò)程 電視的作用電視的未來(lái) 人類進(jìn)入文明社會(huì)以后發(fā)明了文字，用于記載事件并使其得以流傳，但文字的表現(xiàn)能力有限，不能直觀的反映出歷史瞬間。 于是就出現(xiàn)了對(duì)畫面的各種記錄方法，由于生產(chǎn)力和科技水平的局限，古代只能使用繪畫的辦法來(lái)直觀的記錄畫面，這種方法需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，而且不能實(shí)時(shí)的反映出情況的變化，還會(huì)受到繪畫者的水平、偏好、傾向的影響，真實(shí)度不夠。 1839年，法國(guó)畫家達(dá)蓋爾發(fā)明了世界第一臺(tái)可攜式照相機(jī)，標(biāo)志著人類社會(huì)進(jìn)入了影像時(shí)代。 但是人們沒(méi)有滿足，他們還希望照片“動(dòng)”起來(lái)，可以連續(xù)的記錄影像資料。 1880年法國(guó)生理學(xué)家馬萊伊發(fā)明第一臺(tái)攝像機(jī)，人類

2、終于實(shí)現(xiàn)了用時(shí)間跨度記錄畫面的夢(mèng)想。 隨著攝像技術(shù)的發(fā)展，這種需要占用專門場(chǎng)地播放的方式越來(lái)越不能滿足大眾的觀看要求，于是智慧的人類有發(fā)明了一個(gè)可以在家中觀看影片的機(jī)器電視?？v觀電視的發(fā)展，可歸納為三個(gè)階段： 機(jī)械黑白電視、電子黑白電視、電子彩色電視。機(jī)械黑白電視階段 1848年，意大利的卡賽里發(fā)明了化學(xué)電傳真系統(tǒng)，率先實(shí)現(xiàn)了用電的方法在阿米昂與巴黎之間進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送畫面的奇跡。 隨后，各國(guó)科學(xué)家們迫不及待的想實(shí)現(xiàn)“用電的方法看到遠(yuǎn)處活動(dòng)景象的愿望”。 1875年，喬治.卡瑞（George Carey）在波士頓提出了一套將圖像分為柵格形式的電視系統(tǒng)。 1884年11月 6日， 德國(guó)電氣工程師尼

3、普科夫首先取得了機(jī)械電視用掃描盤發(fā)明專利。這是一種光電機(jī)械掃描圓盤。每幅畫面有24行掃描線，圖像相當(dāng)模糊。 這是世界電視史上的第一個(gè)專利。專利中描述了電視工作的三個(gè)基本要素： 1. 把圖像分解成像素，逐個(gè)傳輸。 2. 像素的傳輸逐行進(jìn)行。 3. 用畫面?zhèn)魉瓦\(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)，許多畫面快速逐一出現(xiàn)， 在眼中這個(gè)過(guò)程融合為一。這是以后所有電視技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)原理，甚至今天的電視仍然是按照這些基本原則工作的。 此后，光電管、陰極射線管、真空二極管、三極管的發(fā)明為電視的誕生奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1900年，在巴黎舉行的世界博覽會(huì)上第一次使用了電視這個(gè)詞?？墒亲詈?jiǎn)單最原始的機(jī)械電視，是在許多年以后才出現(xiàn)的。1920

4、1930年間，許多科學(xué)家提出并實(shí)驗(yàn)了用機(jī)械掃描方法實(shí)現(xiàn)圖象信號(hào)的發(fā)送與接收的方案。故稱此時(shí)為“機(jī)械黑白電視階段”。 在機(jī)械電視的研制方面，做出卓越貢獻(xiàn)的是蘇格蘭人貝爾德，他于1925年10月25日獲得了電視傳送的第一張真人圖片，也就誕生了世界上第一臺(tái)機(jī)械黑白電視機(jī)。 根據(jù)“尼普科夫圓盤”進(jìn)行了新的研究工作，發(fā)明了機(jī)械掃描式電視攝像機(jī)和接收機(jī)。被稱為“電視之父” 英國(guó)發(fā)明家。1925年制造出機(jī)械電視系統(tǒng)。 根據(jù)“尼普科夫圓盤”進(jìn)行了新的研究工作，發(fā)明了機(jī) 械掃描式電視攝像機(jī)和接收機(jī)。被稱為“電視之父”電子電視的興起 從20世紀(jì)2030年代，機(jī)械電視研究的同時(shí)，電子技術(shù)也開(kāi)始迅猛的發(fā)展。美籍俄國(guó)科

5、學(xué)家弗拉基米爾科斯馬佐利金在這方面做出了重大貢獻(xiàn)。 1929年，他試制成功了電子電視系統(tǒng)和電視顯像管。 1931年，又研制成功了電子攝像管，并于1933年取得 了光電攝像管的專利?？梢园压鈭D像變成電信號(hào)，為真正的電子電視奠定了基礎(chǔ)。在此期間，美國(guó)的電視研究者之一，法恩斯沃恩于1927年取得了電子電視系統(tǒng)的專利。 1906年德國(guó)制造的第一臺(tái)電子電視圖像接收機(jī)。 弗拉基米爾科斯馬佐利金隨著電子技術(shù)在電視上的應(yīng)用，電視開(kāi)始走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入公眾生活之中，成為真正的信息傳播媒介。 1936年電視業(yè)獲得了重大發(fā)展。這一年的11月 2日，英國(guó)廣播公司在倫敦郊外的亞歷山大宮，播出了一場(chǎng)頗具規(guī)模的歌舞節(jié)目。這臺(tái)

6、完全用電子電視系統(tǒng)播放的節(jié)目，場(chǎng)面壯觀，氣勢(shì)宏大，給人們留下了深刻的印象。 當(dāng)時(shí)用的是英國(guó)的休恩伯格研制的405行、每秒50幀的隔行電子掃描系統(tǒng)。此系統(tǒng)用的光電攝像管是在英國(guó)的麥吉爾領(lǐng)導(dǎo)下研制成功的。當(dāng)時(shí)播放的電視圖像的清晰度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了機(jī)械掃描的電視，至此，電子黑白電視時(shí)代就開(kāi)始了。 19391945年，由于第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，延緩了電子電視的發(fā)展，當(dāng)時(shí)，只有英、美、蘇等少數(shù)國(guó)家建立了電子黑白電視系統(tǒng)。直到50年代初，世界各國(guó)才開(kāi)始普及電子黑白電視。我國(guó)于1956年開(kāi)始籌建電視系統(tǒng)，1957年研制出第一套黑白電視射機(jī)，1958年生產(chǎn)出了第一臺(tái)黑白電視機(jī)，即天津產(chǎn)的“北京牌”電視機(jī)僅有5個(gè)頻道

7、的電子管黑白電視機(jī)。 1946年美國(guó)第一次播出黑白電視。圖為50年代電視節(jié)目錄制現(xiàn)場(chǎng)。 彩色電視的普及 彩色電視的研究始于1925年，當(dāng)時(shí)佐利金、貝爾德等人都從事過(guò)這方面的研究，并做出了一定的貢獻(xiàn)。因?yàn)?030年代重點(diǎn)是電子黑白電視的研究，所以彩色電視機(jī)的研究主要在4050年代才開(kāi)始蓬勃發(fā)展。 1954年彩色電視試播成功。圖為現(xiàn)代電視導(dǎo)播控制中心。 1951年美國(guó)試播了一種與黑白電視不兼容的場(chǎng)順序制彩色電視機(jī)，沒(méi)有得到推廣。1953年美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）批準(zhǔn)了NTSC兼容制彩色電視，并于1954年正式開(kāi)播，從此開(kāi)始了彩色電視廣播時(shí)代。1956年法國(guó)提出SECAM制。1960年聯(lián)邦德國(guó)提

8、出PAL制。NTSC、PAL、SECAM并列為當(dāng)今世界上三大彩色電視廣播制式。 數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)以及智能化技術(shù)等高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶來(lái)了廣泛而深刻的影響。其中數(shù)字技術(shù)的普及是信息領(lǐng)域最大的一次技術(shù)革命。 廣播電視領(lǐng)域也發(fā)生了巨大變化，數(shù)字電視、高清晰度電視、網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星以及計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，大大提高了廣播電視節(jié)目的技術(shù)質(zhì)量、制作能力和工作效率，擴(kuò)展了頻道資源、拓寬了業(yè)務(wù)能力，開(kāi)創(chuàng)了有線、衛(wèi)星和地面電視的新體系和新局面，給廣播電視帶來(lái)了一場(chǎng)深刻地變革和前所未有的發(fā)展機(jī)遇。模擬彩色電視制式三大制式的相似性和不兼容性：略模擬電視制式的缺陷： 1、亮度分辨率不足 2、色度分辨率不足 3、

9、亮色互串 4、電視信號(hào)的時(shí)間利用率不充分 5、電視信號(hào)的幅度利用率不充分。 6、聲音信號(hào)只有單聲道。 7、高度比不適合人的視覺(jué)特性。改良電視制式的發(fā)展：略數(shù)字電視與高清晰度電視數(shù)字電視的發(fā)展大致分為三個(gè)階段： 1，個(gè)別電視設(shè)備的數(shù)字化階段。始于70年代。 2，全功能數(shù)字電視演播室階段。始于80年代。 3，數(shù)字視頻廣播階段。始于90年代中期。高清晰度電視發(fā)展的兩個(gè)階段第一階段，模擬高清晰度電視階段。第二階段，數(shù)字高清晰度電視階段?，F(xiàn)在的數(shù)字電視包括標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視和高清晰度數(shù)字電視。圖像水平清晰度大于500線)、高清晰度數(shù)字電視(圖像水平清晰度大于800線，即HDTV 電視技術(shù)的特點(diǎn)：快速發(fā)展

10、模擬、數(shù)字電視并存各種制式群雄并起各類設(shè)備爭(zhēng)奇斗艷 多學(xué)科綜合（物理學(xué)、生理學(xué)、數(shù)學(xué)、電子電 路、計(jì)算機(jī)、 信號(hào)處理、通信技術(shù)）深入日常生活，可見(jiàn)可感構(gòu)思奇巧、實(shí)現(xiàn)精到 有助于實(shí)現(xiàn)知識(shí)的貫穿和系統(tǒng)概念的建立 本書內(nèi)容簡(jiǎn)介： 本書先討論了黑白電視與彩色電視的基本工作原理，并結(jié)合了電視技術(shù)的發(fā)展，分析并討論了廣播電視、有線電視、數(shù)字電視及高清晰度電視等現(xiàn)代電視系統(tǒng)的組成、原理及設(shè)計(jì)特點(diǎn)。第一章 電視基礎(chǔ)知識(shí)第二章 彩色電視制式與彩色電視信號(hào)第三掌 廣播電視系統(tǒng)第四章 電視接受系統(tǒng)電路分析第五章 有線電視系統(tǒng)第一章 電視基礎(chǔ)知識(shí) 電視的定義： 就是根據(jù)人的視覺(jué)特性，經(jīng)電子掃描，用電的 方法來(lái)傳送活動(dòng)

11、圖像的技術(shù)。圖11 無(wú)線電語(yǔ)音廣播原理圖 1.1 電子掃描 無(wú)線電語(yǔ)音廣播的工作原理： 電視廣播分類： 開(kāi)路（無(wú)線）即無(wú)線電視廣播系統(tǒng) 雙工器用于兩臺(tái)不同頻的發(fā)射機(jī)共用一付天線，避免使用合路器所帶來(lái)功率損失，并防止大功率發(fā)射機(jī)相互影響，同時(shí)還能抑制輸出信號(hào)諧雜波。 閉路（有線）： 傳輸電視信號(hào)由同軸電纜完成。(不向空間輻射電磁波，優(yōu)點(diǎn)：高質(zhì)量、寬帶性、保密性和安全性)通信系統(tǒng)的基本組成框圖：結(jié)論： 無(wú)線電廣播系統(tǒng)是一個(gè)通信系統(tǒng)信息源收信裝置發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備噪聲源1.1.1 像素的概念 1像素 圖像處理系統(tǒng)中，組成畫面的細(xì)小單元稱為像素。像素亮度既是空間（二維）函數(shù)，同時(shí)又是時(shí)間函數(shù)。04/

12、02/2006標(biāo)簽: 大東坪山 錯(cuò)過(guò)了春種，昨天在大東坪山田頭遇見(jiàn)一位對(duì)土地有特殊情感的歲老者，走過(guò)松軟細(xì)小的田坎,看人們勞作。2圖像幀 一幅圖像的各像素傳送一遍稱為進(jìn)行了一個(gè)幀處理，或稱為傳送了一幀。 3并行傳輸 （無(wú)法實(shí)現(xiàn)） 可同時(shí)把不同位置上具有不同亮度的像素轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號(hào)，再分別用各個(gè)相應(yīng)信道把這些信號(hào)同時(shí)傳送出去。 4 串行傳輸（實(shí)際應(yīng)用） 按順序傳輸，特點(diǎn)： 第一是要求傳送速度快。 第二是傳送要準(zhǔn)確。收發(fā)雙方應(yīng)同步工作并行傳輸?shù)恼f(shuō)明： 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。 發(fā)送端接收端5順序轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn) 掃描

13、 將組成一幀圖像的像素，按順序轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過(guò)程（或逆過(guò)程）稱為掃描。1.1.2 光電與電光變換 只要速度足夠快，人眼感覺(jué)圖像就是完整和連續(xù)的。掃描方向：自上而下幀(或場(chǎng))掃描 從左至右行掃描。 掃描方式：逐行、隔行掃描，50次/S 掃描的作用：轉(zhuǎn)換為單值函數(shù)。 1攝像管與光電轉(zhuǎn)換(構(gòu)成) 圖15 光電轉(zhuǎn)換原理示意圖 2顯像管與電光轉(zhuǎn)換(構(gòu)成) 顯像管內(nèi)電子束偏轉(zhuǎn) 攝像管： 光電轉(zhuǎn)換特性可近似認(rèn)為是線性的； 顯像管： 電光轉(zhuǎn)換特性則是非線性的。 顯像管的顯示亮度(以Bd表示)與其柵、陰極間電壓(以 表示)的次方成正比例,即:失真：電視系統(tǒng)中重現(xiàn)亮度與攝取亮度之間存在著由于 引起的非線性失真。

14、(1-1)為保持重現(xiàn)圖像與原景像亮度成正比,則需在攝像端預(yù)先將圖像信號(hào)電壓開(kāi)次方,即式中, 代表攝像電壓, 為攝像亮度, 為比例常數(shù)。經(jīng)預(yù)失真校正(常稱為校正),重現(xiàn)亮度 則為1.1.3 電子掃描 圖像的分解與重現(xiàn)： 將一副圖像上各象素的明暗變化轉(zhuǎn)換為順序傳送的相應(yīng)的電信號(hào)，以及將這些順序傳送的電信號(hào)再重新恢復(fù)為一副重現(xiàn)圖像的過(guò)程。 逐行掃描： 由于在圖17所示的鋸齒波電流作用下,電子束產(chǎn)生自左向右、自上而下,一行緊挨一行的運(yùn)動(dòng),因而稱其為逐行掃描。1 電子束偏轉(zhuǎn)的基本原理 電子掃描是通過(guò)電子束在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)的。 2逐行掃描 右手定則：判斷磁場(chǎng)方向。左手定則：判斷電子束的受力

15、方向。行偏轉(zhuǎn)線圈：形成的磁場(chǎng)是垂直方向的。場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈：形成的磁場(chǎng)是水平方向的。磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與通過(guò)電流大小有關(guān)。而磁場(chǎng)方向則與電流方向有關(guān)。 隔行掃描場(chǎng)掃描電流圖 fH=1/TH =1/(TH S+ THR )fV=1/TV =1/(TV S+ TVR )(行)正程掃描： 當(dāng)流過(guò)行偏轉(zhuǎn)線圈的鋸齒波電流從a變到c時(shí)，電子束從熒光屏的最左邊移到熒光屏的最右邊，稱其完成一行的正程掃描。（行）逆程掃描： 當(dāng)鋸齒波電流從c變到e時(shí)，電子束從熒光屏的最右邊返回到熒光屏的最左邊，稱其完成一行的逆程掃描。正程掃描和逆程掃描波形的區(qū)別：略。場(chǎng)正程掃描、行逆程掃描：略。行掃描基本參數(shù)行正程掃描時(shí)間: THS行逆程掃描

16、時(shí)間: THRTHR THS行掃描周期TH = THS+THR行掃描頻率fH = 1/TH場(chǎng)正程掃描時(shí)間: TVS場(chǎng)逆程掃描時(shí)間: TVRTVR TVS場(chǎng)掃描周期TV = TVS+TVR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 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。假設(shè)： 1，若只在行偏轉(zhuǎn)線圈中有電流： 2，若只在場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈中有電流： 圖18 光柵形狀(a)只有行掃描; (b)只有場(chǎng)掃描; (c)行、場(chǎng)掃描同時(shí)存在 3隔行掃描 逐

17、行掃描的不利因素： 幀頻與場(chǎng)頻相等，理論分析可以得出，電視圖像信號(hào)的最高頻率約為12M Hz，視頻信號(hào)的帶寬相當(dāng)寬，會(huì)使設(shè)備復(fù)雜化，電視頻道數(shù)目減少。改進(jìn)措施：隔行掃描。 隔行掃描： 就是在每幀掃描行數(shù)仍為625行不變的情況下,將每幀圖像分為兩場(chǎng)來(lái)傳送,這兩場(chǎng)分別稱為奇場(chǎng)和偶場(chǎng)。奇數(shù)場(chǎng)傳送1,3,5,奇數(shù)行;偶數(shù)場(chǎng)傳送2,4,6,偶數(shù)行。 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，要求黑白電視信號(hào)帶寬為：f = 6 MHz 好處：信號(hào)帶寬降低了一倍。注意：1、要求每幀掃描的總行數(shù)為奇數(shù)。

18、2、整個(gè)畫面的變化是按場(chǎng)頻重復(fù)的，但就每行而 言，每秒重復(fù)25次，近看有閃爍感。 （實(shí)際系統(tǒng)中回掃線被消隱掉了）實(shí)線表示掃描的正程，虛線表示掃描逆程期間的回掃線 6掃描電流的非線性對(duì)顯示圖像的影響掃描正程對(duì)電流的要求： 1，電流線性良好。 2，流過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈的鋸齒波電流還應(yīng)有足夠的幅 度。a) 線性掃描，圖像無(wú)失真b) 行掃描非線性失真，產(chǎn)生左伸、右縮的非線性失真c) 場(chǎng)掃描非線性失真，產(chǎn)生上拉、下壓的非線性失真 行、場(chǎng)掃描電流幅度不足時(shí)同樣會(huì)產(chǎn)生失真。 隔行掃描場(chǎng)掃描電流圖 fH=1/TH =1/(TH S+ THR )fV=1/TV =1/(TV S+ TVR ) 1.1.4 我國(guó)廣播電視掃

19、描參數(shù) (教材上沒(méi)有，注意筆記) 掃描方式：隔行掃描。 行頻 fH ：15625Hz；場(chǎng)頻 fV ：50 Hz（幀頻25 Hz）行周期TH：64s場(chǎng)周期TV：20ms行正程時(shí)間THS：52s場(chǎng)正程時(shí)間TVS：18.4 ms行逆程時(shí)間THR：12s場(chǎng)逆程時(shí)間TVR：1.6 ms每幀掃描行數(shù)Z：625行每幀顯示行數(shù)Z/：575行每場(chǎng)掃描行數(shù)：312.5行每場(chǎng)顯示行數(shù)：287.5行 3圖像信號(hào)的帶寬 圖像信號(hào)最低頻率：直流。 圖像信號(hào)的最高頻率：圖像細(xì)節(jié)相當(dāng)于一個(gè)像素，與一個(gè)掃描點(diǎn)相當(dāng)圖像信號(hào)的帶寬計(jì)算圖行掃描正程時(shí)電子束掃過(guò)每個(gè)象素的時(shí)間： td=THS/N。1.2 黑白全電視信號(hào)主體信號(hào)： 圖像

20、信號(hào)稱為主體信號(hào)。輔助信號(hào)： 復(fù)合同步信號(hào)、復(fù)合消隱信號(hào)、槽脈沖和均衡 信號(hào)，這些信號(hào)屬于輔助信號(hào)。全電視信號(hào)： 主體信號(hào)和輔助信號(hào)統(tǒng)稱為全電視信號(hào)。 1.2.1 主體信號(hào)：圖像信號(hào)圖像信號(hào)： 是由攝像管將明暗不同的景像轉(zhuǎn)變而得的 電信號(hào)。正極性圖像信號(hào)： 若圖像最亮?xí)r，對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)幅 度最高，此信號(hào) 稱為正極性圖像信號(hào)。負(fù)極性圖像信號(hào)： 若圖像最暗時(shí)，對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)幅 度最大，此信號(hào) 稱為負(fù)極性圖像信號(hào)。 (a)正極性亮度遞減信號(hào); (b)負(fù)極性亮度遞減信號(hào); (c)一般的負(fù)極性圖像信號(hào) 單極性信號(hào)： 信號(hào)的平均值總是在零值以上或零值以下的一定范圍內(nèi)變化，不會(huì)同時(shí)跨越零值上、下兩個(gè)區(qū)域，這

21、一特性又可稱為單極性含直流。 具有直流成分，其數(shù)值確定了圖象的背景亮度，是單極性信號(hào)。 對(duì)于一般活動(dòng)圖像，相鄰兩行或相鄰兩幀信號(hào)間具有較強(qiáng)的相關(guān)性，信號(hào)差別極小，可近似認(rèn)為是周期信號(hào)。圖像信號(hào)特點(diǎn)：2圖像信號(hào)的基本參量(亮度、對(duì)比度和灰度)發(fā)光強(qiáng)度： 光源發(fā)光的功率稱為發(fā)光強(qiáng)度。單位有兩種：燭光（Candle Power c）: 1c是指 標(biāo)準(zhǔn)蠟燭發(fā)出的光。(是用鯨腦油制成，重1/6磅)坎德拉（Candle cd）: 1cd 就是“全輻射體”加溫到鉑金的熔點(diǎn)（2024K）時(shí)從1 表面面積上發(fā)出的光的 1/60 在實(shí)用中可認(rèn)為： 1 c = 1 cd 光通亮： 是每秒中內(nèi)光流量的度量，其單位是流

22、明（lm）.流明： 是指與1 cd 的光源相距單位距離，與入射光相垂 直的單位面積上每秒鐘流經(jīng)的光流量叫 1 lm。亮度：亮度表示發(fā)光面的明亮程度。（同樣的發(fā)光強(qiáng)度面積越小亮度越大）單位有兩種：A 組： 是以每單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)表示。亮度的單位 是尼特 (nit)或熙提(sb),它們之間的關(guān)系是: 由于 1 , 所以 1sb= nitB組： 使用流明為單位。 亞熙提： 1流明/ 朗伯 L : 1 朗伯 亞熙提 換算關(guān)系： 1 尼特 3.14 亞熙提 對(duì)亮度的說(shuō)明： 1，電視圖像的亮度取決于電視圖像信號(hào)的平均直 流分量，改變電視圖像信號(hào)的直流成分，可以 改變其亮度。 2，電視圖像的亮度一般都

23、低于原景物的亮度，考 慮到人眼的適應(yīng)性，只要適當(dāng)?shù)亟档铜h(huán)境亮 度來(lái)觀看，同樣可獲得較為滿意地亮度感覺(jué)。對(duì)比度K ：是客觀景物最大亮度Bmax與最小亮度Bmin之比。 K=Bmax/Bmin對(duì)對(duì)比度的說(shuō)明： 重現(xiàn)圖像的對(duì)比度與原景物的對(duì)比度接近相等。灰度： 即亮度級(jí)差或稱亮度層次。它反映電視系統(tǒng)所能 重現(xiàn)的原圖像明、暗層次的程度。系統(tǒng)的灰度級(jí)： 接收系統(tǒng)經(jīng)調(diào)整后在重現(xiàn)圖像中能加以區(qū)分的從 黑到白的層次數(shù)，稱其為該系統(tǒng)具有的灰度級(jí)。說(shuō)明： 實(shí)際上，電視系統(tǒng)重現(xiàn)圖像，由于受到顯象管發(fā) 光亮度的限制，不可能達(dá)到客觀景物的實(shí)際亮 度，但只要能反映客觀景物的對(duì)比度和灰度即可。 122 輔助信號(hào) 1.復(fù)合同

24、步信號(hào) 不同步造成的影響：略。 不同步的分類： 掃描頻率相同，起始相位不同。 掃描頻率不同。 復(fù)合同步信號(hào)： 將行、場(chǎng)同步信號(hào)稱為復(fù)合同步信號(hào)。收發(fā)掃描必須嚴(yán)格同步復(fù)合同步信號(hào)待傳送圖像收、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復(fù)合消隱信號(hào) 回掃線的出現(xiàn)及其消除。 行、場(chǎng)消隱脈沖： 消除行場(chǎng)逆程回掃線的消隱脈沖分別稱為 行、 場(chǎng)消隱脈沖。 復(fù)合消隱脈沖（信號(hào)）： 行、場(chǎng)消隱脈沖合稱為復(fù)合消隱脈沖。消除回掃線行、場(chǎng)掃描的逆程期間3槽脈沖和均衡脈沖原因：在場(chǎng)逆程期間行就可能失步槽脈沖： 在場(chǎng)同步脈沖上加開(kāi)幾個(gè)槽，并使槽脈沖的后沿(即上升沿)恰好對(duì)應(yīng)于應(yīng)該出現(xiàn)原行同步脈沖的前沿位置行場(chǎng)

25、同步信號(hào)的分離： 微分與積分電路的組合。見(jiàn)圖。 隔行掃描對(duì)場(chǎng)同步脈沖的檢測(cè)造成的影響：略。 問(wèn)題的解決辦法： 加入均衡脈沖。 均衡脈沖的定義：略。無(wú)均衡脈沖積分器輸出 （實(shí)際系統(tǒng)中回掃線被消隱掉了）實(shí)線表示掃描的正程，虛線表示掃描逆程期間的回掃線有均衡脈沖積分器輸出正極性信號(hào)全電視信號(hào)波形組成：圖像信號(hào)、復(fù)合行同步與場(chǎng)同步信號(hào)、復(fù)合行消隱與場(chǎng)消隱信號(hào)、槽脈沖信號(hào)、均橫脈沖信號(hào)。通常也稱為視頻信號(hào)。1.2.3 黑白全電視信號(hào)同步信號(hào)頂?shù)姆惦娖剑?00%黑色電平和消隱電平幅度：75%白色電平幅度：1012.5%圖像信號(hào)電平介于白色與黑色電平之間黑白全電視信號(hào) 2全電視信號(hào)的頻譜 頻譜： 就是電信

26、號(hào)的能量按頻率分布的曲線。全電視信號(hào)的頻譜： 應(yīng)是它所包含的主體信號(hào)(圖像信號(hào))與輔助信號(hào)的頻 譜之和。梳狀濾波器： 頻譜是不連續(xù)的，屬離散形，形狀象梳齒，故常稱其 為梳狀頻譜，各譜線間有很大的間隙。原因說(shuō)明： 略。 圖119 圖像信號(hào)的頻譜 各群譜線間存在著很大空隙。 以行頻及其諧波為中心的離散頻譜。 圖像信號(hào)的頻譜特征 主要能量分布在低頻端 輔助信號(hào)的頻譜 小于6MHz的離散譜 結(jié)論：全電視信號(hào)有06MHz內(nèi)離散分布的頻譜結(jié)構(gòu)。1.3 彩色的基本概念彩色電視： 根據(jù)人眼的視覺(jué)生理特性，利用電信號(hào)的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)彩色景像的分解、變換、傳送和再現(xiàn)過(guò)程。1.3.1 彩色和光密不可分1可見(jiàn)光的特性

27、光的定義： 是一種以電磁波形式存在的物質(zhì)。 可見(jiàn)光： 人眼可以看見(jiàn)的光叫看見(jiàn)光。 波長(zhǎng)： 380 nm780nm的電磁波。 呈現(xiàn)的顏色： 紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。 從電視角度看,可見(jiàn)光有如下特性: (1) 可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍有限，它只占整個(gè)電磁波波譜 中極小的一部分。 不同波長(zhǎng)的光呈現(xiàn)出的顏色各不相同，隨著波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短，呈現(xiàn)的顏色依次為：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。 只含有單一波長(zhǎng)的光稱為單色光；包含有兩種 或兩種以上波長(zhǎng)的光稱為復(fù)合光，復(fù)合光作用于人眼,呈現(xiàn)混合色。 太陽(yáng)發(fā)出的白光中包含了所有的可見(jiàn)光，若把太陽(yáng)輻射的一束光投射到棱鏡上，太陽(yáng)光會(huì)經(jīng)過(guò)棱鏡分解成一組按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫

28、順序排列的連續(xù)光譜。圖123 太陽(yáng)光的棱鏡分解2物體的顏色 2、物體反射或透射的彩色光 與光源有關(guān)。來(lái)源：1、發(fā)光體所呈現(xiàn)的顏色不能從看到的顏色來(lái)判斷光譜的分布： 一定的光譜分布表現(xiàn)為一定的顏色，但同一顏色則可由不同的光譜分布獲得。 3，色溫和標(biāo)準(zhǔn)光源(1) 色溫的概念 以絕對(duì)黑體的加熱溫度定義的。絕對(duì)黑體： 是指既不反射也不透射完全吸收入射光的物體。重要特性： 它被加熱時(shí)，將以電磁波的形式向外輻射能量， 其輻射波譜僅由溫度決定。隨著溫度的增加， 輻射能量將增大，且其功率波譜向短波方向移 動(dòng)。 所以，當(dāng)溫度升高時(shí)，不僅亮度增大，其發(fā)光顏 色也隨之變換。 例如，溫度保持在2800 K時(shí)的鎢絲燈泡

29、所發(fā)的白光，與溫度保持在2854K的絕對(duì)黑體所輻射光的功率波譜基本一致，該白光的色溫即為2854K。絕對(duì)黑體在某一特定絕對(duì)溫度下，所輻射的光譜與某光源的光譜具有相同的特性時(shí)，則絕對(duì)黑體的這一特定溫度就定義為該光源的色溫，單位：K。色溫是表征光源波譜特性的參量。色溫的定義： (2) 標(biāo)準(zhǔn)白光源 D 光源： 相當(dāng)于白天平均照明光。色溫為6500 K，被選作為 PAL制彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)白光源。 E 光源： 是一種理想的等能量的白光源，色溫為5500 K。它的光譜能量分布是一條平行于橫軸的水平直線，在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，各波長(zhǎng)具有相同的輻射功率。這種光源在實(shí)際中是不存在的，是假想的光源。1. 相對(duì)視敏

30、曲線同一波長(zhǎng)的光，當(dāng)其強(qiáng)度不一樣時(shí)，給人的亮度感覺(jué)是不相同的。對(duì)于相同強(qiáng)度而波長(zhǎng)不同的光，給人的亮度感覺(jué)也是不相同的。實(shí)踐證明： 人眼感到最亮的是黃綠色，最暗的是藍(lán)綠色和紫色。1.3.2 視覺(jué)特性在產(chǎn)生相同亮度感覺(jué)的情況下，測(cè)出各種波長(zhǎng)光的輻射功率()，則視敏函數(shù)為： K()= 1 /()用來(lái)衡量視覺(jué)對(duì)波長(zhǎng)為的光的敏感程度。在明亮環(huán)境中，當(dāng)=555nm時(shí)，有最大的視敏函數(shù)： Km=K(555)任意波長(zhǎng)光的光譜光視效能K()與Km之比稱為相對(duì)視敏度，用函數(shù)V()表示： V()= K(）/ Km 結(jié)論： 如果光的輻射功率相同而波長(zhǎng)不同，則人眼的亮度感覺(jué)將按曲線規(guī)律變化。2. 人眼的亮度感覺(jué) 人眼能

31、感覺(jué)到的Bmax與Bmin的差別，及在不同環(huán)境亮度下對(duì)同一亮度所產(chǎn)生的主觀亮度感覺(jué)。對(duì)亮度的說(shuō)明：1，人的視覺(jué)范圍很寬，但是人眼并不能同時(shí)感受到這樣大的亮度范圍。(視覺(jué)范圍：人眼所能感覺(jué)到的量度范圍)。2，在不同環(huán)境亮度下，人眼對(duì)同一亮度的主觀感覺(jué)也是不同的。根據(jù)以上分析可以得出如下結(jié)論:(1) 人眼可以感覺(jué)到的亮度范圍雖然相當(dāng)寬，但當(dāng)眼睛適應(yīng)于某一平均亮度后，能分辨的亮度范圍就比以主觀感覺(jué)“亮”與“暗”為界的范圍縮小了。 在不同的環(huán)境亮度下，同樣的亮度，給人的主觀亮度感覺(jué)卻完全不同。 當(dāng)人眼適應(yīng)于不同的平均亮度后，可分辨的亮 度范圍也不相同。 結(jié)論： 電視重現(xiàn)景物的亮度無(wú)需等于實(shí)際景物的亮度

32、；人眼不能覺(jué)察出的亮度差別，在重現(xiàn)景像時(shí)可不予精確復(fù)制，只要保持重現(xiàn)圖像的對(duì)比度，就會(huì)有十分逼真的感覺(jué)。眼睛的構(gòu)造眼睛可類比于一個(gè)攝像機(jī)。3. 人的色彩感覺(jué)光敏細(xì)胞的分類：桿狀：靈敏度極高，主要靠它在低照度時(shí)辨別明暗， 但它對(duì)彩色是不敏感的。錐狀： 即可辨別明暗，又可辨別彩色，白天的視覺(jué)過(guò) 程主要靠錐狀細(xì)胞來(lái)完成，夜晚視覺(jué)則由桿狀 細(xì)胞起作用。錐狀細(xì)胞又分為三類： 紅敏、綠敏和藍(lán)敏。 如果某束光線只能引起某一種光敏細(xì)胞興奮,而另外 兩種光敏細(xì)胞僅受到很微弱刺激,我們感覺(jué)到的便是 某一種色光。例： 紅敏細(xì)胞受到刺激，則感覺(jué)到的是紅色。紅綠敏細(xì)胞同時(shí)受到刺激，則產(chǎn)生的彩色感覺(jué)與由黃單色光引起的視覺(jué)

33、效果相同。研究光敏細(xì)胞的作用：略。1.3.3 彩色三要素和三基色原理1. 彩色三要素亮度：這里指彩色光作用于人眼引起的明暗程度 的感覺(jué)，用Y表示。色調(diào)：指彩色光的顏色類別。（對(duì)色調(diào)的說(shuō)明）飽和度：指顏色的深淺程度，即顏色的濃度。對(duì)于 同一顏色的光，其飽和度越高，它的顏色 就越深；飽和度越低，它的顏色就越淺。2. 三基色 混色定義：略。 混色的作用：略。 基色光： 只要選取三種不同顏色的單色光按一定比例 混合就可以得到自然界中絕大多數(shù)彩色，具 有這種特性的三個(gè)單色光叫基色光。 彩色電視中所采用的三基色為： 紅色、綠色、和藍(lán)色。 (2) 自然界中的大多數(shù)顏色，都可以用三基色按一 定比例混合得到；或

34、者說(shuō)自然界中的大多數(shù) 顏色都可以分解為三基色。 三基色原理： (1) 三基色必須是相互獨(dú)立的,即其中任一種基色都 不能由另外兩種基色混合而產(chǎn)生。(4) 混合色的亮度等于構(gòu)成該混合色的各個(gè) 基色的亮度之和。 (3) 三個(gè)基色的混合比例，決定了混合色的 色調(diào)和飽和度。三基色原理是對(duì)顏色進(jìn)行分解與合成的重要原理：略。說(shuō)明： 1，原則上三基色的選擇不是唯一的，還可以有其它 的選擇。 2，彩色光可用不同比例混合的三基色光束等效表 示，與用亮度、色度描述彩色光是同一事物的兩 種不同表示形式。 3. 混色法 定義： 把三基色按照不同的比例混合獲得彩色的方法稱 為混色法。 分類： 相加混色和相減混色。（彩色電

35、視中用的是相加 混色） 綠黃青紅綠藍(lán)品紅紅光+綠光 = 黃光紅光+藍(lán)光 = 紫光(品光)綠光+藍(lán)光 = 青光 紅光+綠光+藍(lán)光 = 白光 實(shí)現(xiàn)相加混色的方法：空間混色法。 時(shí)間混色法。 (3) 生理混色法。 4色度三角形 互補(bǔ)色：通常把相加后形成白色的兩種顏色稱為互補(bǔ)色。根據(jù)色度三角觀察色調(diào)與飽和度。1.3.4 計(jì)色制及色度圖計(jì)色制： 彩色同其它物理量一樣，可以進(jìn)行量度和計(jì)算，其量度會(huì)因所選三基色不同而有不同的量度系統(tǒng)。此系統(tǒng)稱為計(jì)色制。色度圖： 各種計(jì)色制對(duì)應(yīng)的彩色光色度平面圖稱為色度圖，它可以直觀地、全面地說(shuō)明彩色的量度及表示方法。1、配色實(shí)驗(yàn)F= R (R) + G (G) + B (B

36、) F : 表示待配色的彩色光的彩色量。（R）、(G)、 (B)： 分別為紅、綠、藍(lán)三基色的單位量。其中 1(R)= 1 lm, 1(G) = 4.5907 lm, 1 (B) = 0.0601 lm。R、G、B ： 分別代表三基色調(diào)節(jié)器的讀數(shù)，亦稱為三基色系數(shù)。圖128 配色實(shí)驗(yàn)示意圖 對(duì)于等能白光 , R = G = B = 1 , 即 FE白 = 1 (R) + 1 (G) + 1 (B)其光通量為 FE白= 11+1 4.5907 + 10.0601 = 5.6508lm 2. 計(jì)色制及色度圖 ( 1 ) RGB 計(jì)色制及其色度圖 以(R)、(G)、(B)為單位量,用配色方程進(jìn)行彩色量

37、 度和計(jì)算的系統(tǒng)稱為RGB計(jì)色制。 實(shí)際中,彩色的質(zhì)的區(qū)別： 決定于色調(diào)和飽和度,即色度。色度與三基色系數(shù) 的比例有關(guān)。為此,引入三基色相對(duì)系數(shù)r、g、b。 令m = R + G + B , 則 r 、 g 、b 分別為：因?yàn)镽、G、B三個(gè)色系數(shù)的比例關(guān)系與r、g、b的比例關(guān)系相同,所以它們都可以表示同一彩色的色度。計(jì)色制的意義： r、g、b三者之和為1,所以只要知道其中兩個(gè)的值,就 可確定第三個(gè)的值。因此,只要選兩個(gè)三基色相對(duì)系 數(shù),就可用二維坐標(biāo)表示各種彩色光的色度。譜色軌跡： 圖中的舌形曲線稱為譜色軌跡。對(duì)其圖形說(shuō)明：略。缺點(diǎn)：RGB色度圖對(duì)有些顏色出現(xiàn)負(fù)坐標(biāo)，即說(shuō)明三色系數(shù)中有的為負(fù)，

38、這樣就不能由相加混出所需顏色。XYZ 計(jì)色制及其色度圖 XYZ 計(jì)色制所選的三基色單位量分別稱為（X）、(Y)、(Z)，它們并不代表實(shí)際彩色，也不能通過(guò)物理三基色相混合而得到，只能由計(jì)算求得，故常稱（X）、(Y)、(Z)為計(jì)算三基色。計(jì)算三基色具有如下特點(diǎn): 可根據(jù) F = X(X) + Y ( Y ) + Z ( Z ) 方程式配出實(shí) 際顏色,且三個(gè)色系數(shù)X、Y、Z均不為負(fù)。 規(guī)定系數(shù)Y在數(shù)值上等于彩色光的全部亮度,合成 光的色度仍由X、Y、Z三個(gè)系數(shù)的比值決定。 當(dāng) X = Y = Z 時(shí),仍代表E白。 據(jù)以上各點(diǎn),可求出兩種計(jì)色制三基色單位量及三基色系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 (X) = 0.

39、4185 (R) - 0.0912 (G) + 0.0009 (B) (Y) = -0.1578 (R) + 0.2524 (G) + 0.0025 (B) (Z) = -0.0828 (R) + 0.0157 (G) + 0.1786 (B) X = 2.7690 R + 1.7518 G + 1.1300 B Y= 1.0000 R + 4.5907 G + 0.0601 B Z = 0.0000 R + 0.0565 G + 5.5943 B 類似地，這里也引入三基色相對(duì)色系數(shù) x、y、z。設(shè) X + Y + Z = m， 則x，y，z分別為:雖然 x + y + z = 1，同樣x，y

40、，z中只有兩個(gè)量是獨(dú)立的，故可在 x-y 平面直角坐標(biāo)系中描繪出圖130所示的XYZ色度圖,亦稱CIE色度圖。 圖130 XYZ色度圖 該色度圖具有如下特點(diǎn): 舌形曲線全部位于第一象限,所有的單色光都位于 舌形曲線上,舌形曲線稱為譜色軌跡,它們的飽和 度均為100%,曲線旁注有單色光波長(zhǎng)值。 舌形曲線上任一點(diǎn)與E白點(diǎn)的連線稱為等色調(diào)線。 不在同一等色調(diào)線上的任意兩點(diǎn),表示了兩種不同 的顏色,由這兩種顏色組成的全部混合色都處在這 兩點(diǎn)的連線上。 飽和度相同的彩色所對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)的連線稱為等飽和度 線,見(jiàn)圖中所注。 在譜色曲線內(nèi)任取三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彩色作基色(例如,圖中 R1、G1、B1),則由此三基色混合

41、而成的所有彩色都包 含在以這三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形內(nèi)。 NTSC制式的亮度方程為 Y0.229RN十0.587GN十0.114BN PAL制式的亮度方程式為 Y0.222RP十0.707GP十0.071BP 6亮度方程 Y1.0000R十4.5907G十0.06015 B一般應(yīng)用中 Y0.30R十0.59G十0.11B 。1.3.4 彩色圖像的攝取與重現(xiàn) 彩色電視的任務(wù)：發(fā)送端：彩色圖像分解為三幅基色圖像信號(hào)，合 用一個(gè)通道傳送給接收端.接收端：將收到的三個(gè)基色圖像信號(hào)還原成彩 色圖像.1彩色圖像的攝取 由三基色原理知,要實(shí)現(xiàn)彩色電視發(fā)送,首先要將一幅彩色圖像分解為紅、綠、藍(lán)三幅基色圖像,以獲得三基色信號(hào)電壓R、G、B。 分解： 通過(guò)分色光學(xué)系統(tǒng)(包括物鏡、分色棱鏡、反射鏡等)及三個(gè)黑