彩色電視機(jī)基礎(chǔ)知識

第4講彩色電視機(jī)基礎(chǔ)知識一、技術(shù)名詞解釋1.信號信號（也稱為訊號）是運(yùn)載消息的工具，是消息的載體。從廣義上講，它包含光信號、聲信號和電信號等。

電視機(jī)接收的信號實(shí)際上是無線電視廣播，無線電視廣播是利用無線電波來傳遞活動的圖像和語言信號的。在自然界中，人耳只能聽到頻率在20HZ～20KHZ之間的聲音，稱為聲波；頻率高于20KHZ的聲音稱為超聲波，頻率低于20HZ的聲音稱為次聲波。超聲波和次聲波都是人耳聽不到的，但它們都可應(yīng)用在其他技術(shù)領(lǐng)域中。根據(jù)電波頻率的不同，可將無線電波劃分成多個(gè)波段。不同波段的無線電波，其傳播特性和規(guī)律也不盡相同。電視機(jī)采用的波段為超短波（3～300MHZ）和微波（300MHZ～300GHZ），分別屬于甚高頻（VHF）和超高頻（UHF）頻段。2.調(diào)制、解調(diào)由于音頻信號的頻率較低，不能通過普通天線直接發(fā)射到空間，而且也無法實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)目的同時(shí)播放，同時(shí)最大的缺點(diǎn)是傳播距離不遠(yuǎn)。利用無線電波傳播速度快的特點(diǎn)，可以把電視信號傳遞到世界上任何地方，就好比飛機(jī)把乘客運(yùn)到各地一樣。把視頻、音頻信號裝載到高頻載波上的過程稱為調(diào)制，運(yùn)載視頻、音頻的無線電波稱為載波，調(diào)制后的信號稱為已調(diào)波。電視技術(shù)中，一般采用調(diào)幅、調(diào)頻和平衡調(diào)幅等調(diào)制形式。調(diào)幅是指高頻載波的振蕩幅度隨調(diào)制信號的變化而變化，而高頻載波的頻率不變，其波形如下圖所示。彩色電視機(jī)中接收、處理的圖像信號，就是調(diào)幅波。調(diào)頻是指高頻載波的頻率隨調(diào)制信號的變化而變化，而高頻載波的幅度不變，波形如下圖所示。彩色電視機(jī)中接收、處理的伴音信號，就是調(diào)頻波。平衡調(diào)幅是采用正交法（矢量）而進(jìn)行的，彩色電視機(jī)中接收、處理的彩色信號，就是平衡調(diào)幅。

圖調(diào)幅、調(diào)頻波形圖3.電視信號調(diào)制音視頻信號的頻率不夠高，波長太長，信號不能直接送往天線以電磁波的形式發(fā)射出去。只有將音視頻信號對高頻載波進(jìn)行調(diào)制處理，使音視頻信號變成高頻電視信號，以利于天線發(fā)射與接收。此外，不同電視臺，可選用不同的向高頻載波頻率，即選用不同的頻道，利于接收機(jī)選臺。圖像信號的調(diào)制

（1）采用殘留邊帶調(diào)幅0-0.75MHZ低頻圖像采用雙邊帶發(fā)送，0.75-6高頻圖像MHZ采用單邊帶發(fā)送。

殘留邊帶調(diào)幅頻譜如下圖所示：（2）負(fù)極性調(diào)幅a為負(fù)極性調(diào)幅；b為正極性調(diào)幅負(fù)極性調(diào)幅優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省發(fā)射功率，干擾脈沖對圖像影響小，AGC控制易。（3）伴音信號的調(diào)制采用調(diào)頻：伴音調(diào)頻廣播音質(zhì)好，抗干擾能力強(qiáng)，規(guī)定伴音調(diào)頻載波頻率比圖像載波頻率高出6.5MHZ.（4）高頻電視信號頻譜規(guī)定頻道帶寬為8MHZ，以4頻道為例：圖像載頻為77.25MHZ，伴音載頻為83.75MHZ，頻率范圍為76-84MHZ。（5）頻道劃分電視廣播共分為Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四個(gè)波段：Ⅰ波段頻率范圍為48.5KHz～92MHz，可接收1～5頻道。Ⅲ波段頻率范圍為165MHz～223MHz，可接收6～12頻道。Ⅳ波段頻率范圍為470MHz～566MHz，可接收13～24頻道。Ⅴ波段頻率范圍為606MHz～958MHz，可接收25～58頻道。彩色電視機(jī)天線所接收的信號是已調(diào)制信號，電視機(jī)接收后必須要經(jīng)過還原處理，即要經(jīng)過解調(diào)（去除高頻載波，取其視頻、音頻信號），才能重現(xiàn)圖像和聲音。由于解調(diào)的方式不同，因此，一般在電視機(jī)中，圖像載波解調(diào)稱為檢波，伴音載波去載稱為鑒頻，彩色載波解調(diào)稱為解碼。4.超外差、中頻在解調(diào)前一直不改變高頻已調(diào)波載波頻率的接收機(jī)稱為直放式接收機(jī)。由于技術(shù)的原因，目前的電視接收機(jī)做不到這樣的，基本上都采用超外差式。超外差式接收機(jī)在輸入調(diào)諧電路之后增加了變頻電路，它把輸入調(diào)諧回路選出的高頻已調(diào)制波的頻率經(jīng)變頻電路變換成頻率固定且低于載波的中頻，然后再對中頻信號進(jìn)行放大、解調(diào)等處理。在超外差式接收機(jī)中，不同電臺的高頻信號經(jīng)變頻電路后都變成中頻信號，然后進(jìn)行放大。在電視機(jī)中，我國的圖像中頻為38MHZ，伴音中頻為31.5MHZ，第二伴音中頻為6.5MHZ，彩色副載頻為4.43MHZ。二、攝像與顯像基本原理（一）光柵的形成圖像的拍攝是利用攝像機(jī)中的攝像管來實(shí)現(xiàn)光—電的轉(zhuǎn)換。攝像機(jī)是把景物通過掃描（光的體現(xiàn)）轉(zhuǎn)換成為像素（電的體現(xiàn)），然后經(jīng)過處理通過調(diào)制發(fā)射出去，而電視機(jī)是通過顯像管進(jìn)行電—光轉(zhuǎn)換，重新還原出原景物。上面的這些轉(zhuǎn)換都離不開光柵。1.視覺暫留特性視覺暫留特性就是指人眼在觀察物體或圖像時(shí)，盡管外界圖像已經(jīng)消失，但人的視覺還把這個(gè)圖像保留一段短暫的時(shí)間。例如，在黑暗處用點(diǎn)燃的香煙快速地劃圓圈，我們看到的不是一個(gè)轉(zhuǎn)動的光點(diǎn)，而是一個(gè)亮圈，這就是視覺暫留特性。2.像素我們從各種黑白圖片上可以看出，每一幅圖片都是由許許多多亮暗不同的小點(diǎn)點(diǎn)所組成的，這些小點(diǎn)點(diǎn)稱為像素。在同一幅圖片中，像素的數(shù)目與清晰度成正比，像素越多，圖片越清晰；反之，圖片越模糊。3.掃描與光柵掃描就是攝像管或顯像管利用電子束對圖像進(jìn)行分割，使之成為許許多多的像素，我們把電子束從左到右，從上到下的運(yùn)動過程稱為掃描。電子束在屏幕上沿水平方向的掃描稱為行掃描，沿垂直方向的掃描稱為場掃描（亦稱幀掃描）。電子掃描簡圖如圖1.4所示。由于實(shí)際中電子束的兩種掃描是同時(shí)進(jìn)行的，且行掃描速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于場掃描速度，所以屏幕上得到的是一行緊接一行略向下方傾斜的水平亮線，這樣，行、場掃描合成為光柵。電子束從上向下、從左到右一行接著一行地依次掃描稱為逐行掃描，如圖1.4所示。圖中的實(shí)線表示行掃描正程，虛線表示行掃描逆程。正程時(shí)間長，逆程時(shí)間短，一個(gè)正程時(shí)間與一個(gè)逆程時(shí)間的和稱為一個(gè)行周期，用TH表示。電視機(jī)是在掃描正程時(shí)間內(nèi)顯示圖像的，而在逆程時(shí)間內(nèi)不傳送圖像，因此要把逆程的回掃線消去，使它不出現(xiàn)在顯示屏上（稱為消隱），以保證圖像的清晰度。電子束在垂直方向從A到B完成一幀（幅）掃描，稱為幀掃描正程；再從B回到A的過程，稱為幀掃描逆程（圖中未畫出）。同樣，幀逆程也要加以消隱。幀掃描正程時(shí)間與其逆程時(shí)間的和稱為一個(gè)幀周期，用TV表示。逐行掃描由于每秒傳送25幀圖像會產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，為了克服這一缺陷，現(xiàn)行的電視機(jī)大部分都是采用隔行掃描，僅有“高清”的新型機(jī)是逐行掃描方式。隔行掃描就是把一幀圖像分成兩場掃完，第一場掃描奇數(shù)行，形成奇數(shù)場圖像，如圖1.5（a）所示；然后進(jìn)行第二場掃描，掃描偶數(shù)行，現(xiàn)成偶數(shù)場圖像，如圖1.5（b）所示；最后，奇數(shù)場與偶數(shù)場恰到好處地對插在一起，由于人眼的視覺暫留特性，看到的就是一幅完整的圖像，如圖1.5（c）所示。

4.國家電視廣播技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)行頻：fH=15625Hz行周期：TH=1/fH=64μS行正程掃描時(shí)間：THt=52μS行逆程掃描時(shí)間：THr=12μS場頻：fV=50Hz場周期：TV=20ms場正程掃描時(shí)間：TVt=18.388ms=287TH+20μS場逆程掃描時(shí)間：TVr=1.612ms=25TH+12μS5.亮度、對比度、音量亮度即亮暗程度，人們觀看電視圖像有一定的亮度范圍，因此要設(shè)置亮度調(diào)節(jié)控制熒光屏的發(fā)光程度。電視機(jī)圖像的亮度是由光柵的亮度所決定的，而光柵的亮度是通過控制電子束流的強(qiáng)弱來實(shí)現(xiàn)的，它實(shí)質(zhì)是調(diào)節(jié)顯像管陰極與柵極間直流偏置電位。我國采用的是負(fù)極性視頻信號，即電壓越高，束流越小，光柵越暗，亮度降低；反之，電壓越低，束流越大，光柵越亮，亮度增大。視頻電壓的高低與圖像的亮暗正好相反，把這個(gè)信號稱為負(fù)極性電視信號。對比度是黑與白的比值，也就是從黑到白的漸變層次。比值越大，從黑到白的漸變層次就越多，從而色彩表現(xiàn)越豐富。對比度對視覺效果的影響非常關(guān)鍵，一般來說對比度越大，的中間亮度層次又象減少了許多，圖像越清晰醒目，色彩也越鮮明艷麗；而對比度小，圖像上象蒙了一層霧似的，則會讓整個(gè)畫面都灰蒙蒙的。這就表明調(diào)節(jié)對比度實(shí)質(zhì)上是調(diào)節(jié)圖像的清晰度，只有把對比度調(diào)節(jié)合適才能顯示清楚的電視圖像。三、彩色圖像的合成1.光與色的關(guān)系光也是一種以電磁波形式存在的特殊物質(zhì)，人眼對不同波長的光引起不同的顏色感覺。在可見光的范圍內(nèi)，按不同波長的相應(yīng)顏色排列為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色，把這些色光混合在一起就得到白光。我們把白光稱為復(fù)色光，把這七種顏色的光稱為單色光。根據(jù)光的可逆性原理可知，復(fù)色光可以分解色散為單色光，單色光可以合成復(fù)色光。2.三基色電視機(jī)屏幕上顯示的顏色很豐富，是利用了色度學(xué)上的基色混色原理。根據(jù)三基色原理，要傳送和重現(xiàn)自然界中的各種彩色，無需逐一去傳送不同的各種彩色信號，這在實(shí)際上也是不可能的，而只要將各種彩色分解成不同比例的三基色，并只傳送這三基色信號。在彩色重現(xiàn)時(shí)將這比例不同的三基色信號相加混色，即可產(chǎn)生相同彩色的視覺效果。在電視技術(shù)中，把紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）作為三基色。三基色原理

三基色原理的主要內(nèi)容是：自然界幾乎所有的彩色，都可以用三種基色光按一定的比例混合產(chǎn)生；反之，自然界中的所有彩色，都可以分解為三種基色光。在彩色電視系統(tǒng)中，選用紅、綠、藍(lán)作為三基色。三基色與混合色的關(guān)系是：a、三種基色的混合比例，決定混合色的色調(diào)與色飽和度。b、混合色的亮度等于參與混合的各個(gè)基色的亮度之和。（1）相加混色法紅+綠=黃紅+藍(lán)=紫綠+藍(lán)=青紅+綠+藍(lán)=白青色+紅色=白色

黃色+藍(lán)色=白色

紫色+綠色=白色

投影電視采用此法（2）空間混色法

當(dāng)三基色光點(diǎn)很小且距離很近時(shí)，由于人眼視覺分辨率有限，將呈現(xiàn)混合色的色調(diào)。彩色顯像管采用此法紅基色圖象綠基色圖象藍(lán)基色圖象紅基色信號綠基色信號藍(lán)基色信號編碼器圖象分光系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（攝像機(jī)等）VRVGVB圖像三基色分解FBAS三基色混色規(guī)律如圖1.6所示。由圖可見，以等量的紅、綠、藍(lán)三基色光進(jìn)行相加混色效果如下：紅色+綠色+藍(lán)色=白色紅色+綠色=黃色綠色+藍(lán)色=青色紅色+藍(lán)色=紫色紅、綠、藍(lán)三色稱為基色，青、紫、黃分別稱為它們對應(yīng)的補(bǔ)色。這個(gè)相加混色規(guī)律只有按一定比例相加才成立。如果改變所配顏色的量，混色的效果就會發(fā)生變化，而且色調(diào)與飽和度也會發(fā)生變化。在電視機(jī)的顯像管中，紅、綠、藍(lán)三電子束同時(shí)轟擊熒光屏的同一個(gè)像素，哪支電子束發(fā)射力強(qiáng)，擊打速度快，這個(gè)像素就發(fā)什么顏色的光。在紅、綠、藍(lán)三電子束轟擊熒光屏內(nèi)壁熒光粉的途徑中，分別加入一個(gè)有規(guī)律變化的水平方向和垂直方向的偏轉(zhuǎn)磁場，就可以實(shí)現(xiàn)顯像管紅、綠、藍(lán)三電子束同時(shí)的左右與上下掃描，還原出彩色景物圖像。同時(shí)，通過改變?nèi)伾臄?shù)量，色調(diào)和色飽和度即發(fā)生變化，電視機(jī)的色調(diào)和色飽和度就是通過相關(guān)電路改變基色的配色量，從而達(dá)到改變色調(diào)和色飽和度的目的。3.彩色三要素亮度、色調(diào)和色飽和度稱為彩色的三要素。任何一種彩色對人眼引起的視覺作用，都可以用彩色三要素來描述和表征。亮度是指人眼所感覺的彩色明暗程度，用字母Y表示。亮度取決于光線的強(qiáng)弱。色調(diào)是指彩色的顏色類別，如紅、綠、藍(lán)、青、紫、黃分別表示不同的色調(diào)。調(diào)節(jié)色調(diào)相當(dāng)于給彩色圖像調(diào)色。色飽和度是指彩色的深淺程度。色調(diào)和色飽和度統(tǒng)稱為色度，用字母F表示。它既說明彩色光的顏色類型，又說明顏色的深淺程度。在彩色電視機(jī)中，所謂傳輸彩色圖像，實(shí)質(zhì)上就是傳輸圖像的亮度和色度。調(diào)節(jié)色飽和度相當(dāng)于給黑白圖像染色，色飽和度小圖像顏色淡，色飽和度大圖像顏色深。4.全電視信號彩色電視信號由圖像信號（視頻信號）和伴音信號組成。全電視信號又簡稱視頻信號，PAL制彩色全電視信號E是由色度信號（F），亮度信號（Y），行、場復(fù)合消隱信號（B），行、場復(fù)合同步信號（S）及色同步信號、前后均衡脈沖和槽脈沖等組成，縮寫成FBYS。PAL制彩色全電視信號的波形圖如圖1.7所示，圖中畫出了一行周期內(nèi)彩色信號的電壓波形圖。各信號的特點(diǎn)和作用如下：亮度、色度這兩個(gè)信號在行、場掃描的正程期間出現(xiàn)。亮度信號反映的是像素的亮暗程度，即黑白圖像，而色度信號反映的是像素的彩色變化，即景物的顏色。復(fù)合消隱信號包括行消隱和場消隱，分別在行、場逆程期間出現(xiàn)。光柵現(xiàn)成的掃描需要逆程，而反映景物的圖像是不能出現(xiàn)回掃線的，因此，需要用行消隱信號和場消隱信號來消除逆程