電視圖像的形成及掃描形式

關(guān)于電視圖像的形成及掃描形式浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛1第1頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛2

2.1電視的基本知識(shí)

2.1.1電視的頻段劃分

無(wú)線(xiàn)電廣播電視信號(hào)的傳送方式：

VHF(30~300MHz)

無(wú)線(xiàn)電波，有線(xiàn)電視信號(hào)兩種形式。UHF(300~3000MHz)

中波:0.5MHZ~1.6MHZSHF(3~30GHz)

短波:1MHZ~30MHZEHF(30~300GHz)

廣播節(jié)目有調(diào)頻、調(diào)幅兩種方式：調(diào)幅中波波段：

525-1605KHZ

調(diào)頻波段：

88-108MHZ

電波傳輸?shù)穆窂降?頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛3

電視頻段劃分：模擬電視每個(gè)頻道的帶寬為8MHZ，頻道劃分見(jiàn)P30表1－3。

L段1－5頻道,頻率范圍：48.5MHZ~92MHZ

載波、調(diào)制（調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相）、發(fā)射、解調(diào)（振幅檢波、鑒頻、鑒相）

H段6－12頻道,頻率范圍：167~223MHZU段13－24頻道,頻率范圍：470~566MHZ；

25－68頻道，頻率范圍：606～958MHZ

全頻段電視在各頻道之間增加了增補(bǔ)頻道:

在111～167MHZ之間，設(shè)置Z-1~Z-7共7個(gè)增補(bǔ)頻道;

在223~295MHZ之間增加了Z-8~Z-16共9個(gè)增補(bǔ)頻道;

在295～470MHZ之間增加了Z－17~Z37共21個(gè)有線(xiàn)電視增補(bǔ)頻道。

這樣我們能夠看68個(gè)基本頻道和37個(gè)增補(bǔ)頻道的有線(xiàn)數(shù)字電視或全頻道節(jié)目。第3頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛4

2.1.2電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有黑白電視和彩色電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。彩電是在黑白電視的基礎(chǔ)上附加彩色量的色度信號(hào)，構(gòu)成彩色全電視信號(hào)。 黑白電視機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括電視系統(tǒng)的掃描方式、掃描行數(shù)、場(chǎng)頻、行頻、圖象基帶寬度、射頻帶寬、調(diào)制極性、伴音調(diào)制位置和方式等等多種技術(shù)參數(shù)。經(jīng)國(guó)際無(wú)線(xiàn)電咨詢(xún)委員會(huì)（CCIR）規(guī)范后，建議全世界采用13種黑白電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它們的代號(hào)分別為CCIR-A，M，N，C，B，H，G，I，D，K，L，E等。

我國(guó)采用的是CCIR-D標(biāo)準(zhǔn)。第4頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛5 彩色電視是在黑白電視的基礎(chǔ)上再傳送彩色信號(hào)形成的（兼容制），彩電全電視信號(hào)的構(gòu)成包括：

1、亮度信號(hào)Y

2、色度信號(hào)R-Y、B-Y 3、色同步信號(hào)

4、復(fù)合同步信號(hào)

5、復(fù)合消隱信號(hào) 其中的亮度信號(hào)能為黑白電視機(jī)所接收、解調(diào)，還原成黑白圖象。第5頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛6

2.1.3彩色電視制式

國(guó)際無(wú)線(xiàn)電咨詢(xún)委員會(huì)認(rèn)可的三種彩電制式有：NTSC制、PAL制和SECAM制。

NTSC制是美國(guó)在1953年研制成功的，它是國(guó)家電視體制委員會(huì)的縮寫(xiě)（NationalTelevisionCommitte）。美國(guó)、日本、加拿大、我國(guó)臺(tái)灣等地采用。

PAL制是聯(lián)邦德國(guó)在1962年研制成功的一種電視體制，是逐行倒相正交平衡調(diào)幅制的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱(chēng)相位逐行正交（PhaseAlternationLine）。中國(guó)、德國(guó)、意大利、新加坡等國(guó)采用此制式。

第6頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛7

SECAM制是法文“順序傳送彩色與存儲(chǔ)”的縮寫(xiě)，由法國(guó)在1959年研制，1966年定型，具有較強(qiáng)的抗色失真能力，但兼容性較前兩種制式差。目前法國(guó)、俄羅斯、波蘭、埃及等國(guó)采用。

我國(guó)的彩色電視在CCIR-D的基礎(chǔ)上采用PAL制，所以又稱(chēng)為CCIR-D/PAL制。英國(guó)也采用CCIR-D/PAL制。

美、日采用CCIR-M/NTSC制。波蘭采用CCIR-D/SECAM制等等。第7頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛8

2.2彩色圖像的攝像和顯像原理

2.2.1彩色電視攝像及信號(hào)輸出形式 攝像時(shí)通過(guò)鏡頭系統(tǒng)和分色鏡把彩色圖像分解成三幅三基色圖像，分別投射到三個(gè)攝像管靶面，拍攝下三幅圖像畫(huà)面。然后通過(guò)信號(hào)傳送的方式把三基色信號(hào)傳送出去。如果通過(guò)三個(gè)顯象管再經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)把這三基色信號(hào)投射到屏幕上，就能夠還原出彩色信號(hào)。見(jiàn)圖1－6。實(shí)際上如果按照上述的原理需要三個(gè)傳輸通道占據(jù)18MHZ的帶寬，且不能與黑白電視機(jī)兼容?，F(xiàn)在的彩電系統(tǒng)通過(guò)編碼壓縮信號(hào)頻帶，使傳輸通道的寬度壓縮為6MHZ，并實(shí)現(xiàn)黑白電視的兼容。第8頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛9第9頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛10圖1－6b遙控彩電接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖第10頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛11

2.2.2顯像管工作過(guò)程我們現(xiàn)在的彩電顯像管是內(nèi)部具有三支電子槍的彩管，熒光屏上按一定規(guī)律涂敷著緊密排列的紅、綠、藍(lán)三色熒光粉。三注電子束在掃描過(guò)程中各自轟擊相應(yīng)的熒光粉，發(fā)出相應(yīng)的單色光。將三基色電信號(hào)分別加在彩色顯像管三個(gè)陰極上，控制各自電子束的強(qiáng)弱，使彩色顯像管屏幕上呈現(xiàn)三幅基色圖像，由于它們緊密鑲嵌在一起，依據(jù)空間相加混色原理，人眼感覺(jué)他們是一幅彩色圖像（見(jiàn)圖1-11）。第11頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛12第12頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛13

2.2.3自會(huì)聚彩色顯象管及外圍部件自會(huì)聚彩色顯象管管頸外部有偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈、六極磁環(huán)、色純度磁環(huán)（二級(jí)磁環(huán)）、橡皮契、磁屏蔽罩和消磁線(xiàn)圈等部件?，F(xiàn)在都采用單槍三束自會(huì)聚彩色顯象管（圖1－12）。燈絲加熱陰極使電子逸出，在陰極附近產(chǎn)生電子云。用加速極使電子加速，在高壓，行、場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈作業(yè)下使電子束在屏幕上掃描，形成逐行逐場(chǎng)的掃描光柵，組成畫(huà)面。 用柵極控制從陰極射向的電子數(shù)目，用聚焦極對(duì)電子束進(jìn)行聚焦。 行偏轉(zhuǎn)、場(chǎng)偏轉(zhuǎn)共同作用產(chǎn)生掃描功能，用偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈上的電流極性改變，使電子束偏轉(zhuǎn)移動(dòng)。第13頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛14第14頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛15附圖：一種彩電的顯像管驅(qū)動(dòng)電路第15頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛16

圖中第6-7腳為加熱燈絲，3、8、12腳分別是藍(lán)、紅、綠三個(gè)電子槍的陰極，三基色圖像信號(hào)從這里發(fā)射。9腳為控制柵極，第10腳為加速極，加速極旁為聚焦極，最右邊電極提供2萬(wàn)多伏的陽(yáng)極高壓。在顯像管的管頸部位有行偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈和場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈，在流過(guò)偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈的行、場(chǎng)掃描信號(hào)的共同作用下，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在屏幕上實(shí)現(xiàn)行、場(chǎng)掃描功能，產(chǎn)生畫(huà)面圖像。加熱燈絲用來(lái)加熱陰極，在陰極附近產(chǎn)生電子云，陰極電位低，穿過(guò)柵極的電子多，屏幕亮度高。第16頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛17

2.3電視掃描原理彩電圖像是采用掃描的形式顯示在熒光屏上，通過(guò)電子槍以一定的頻率很快地在屏幕上逐點(diǎn)從左到右，逐行從上向下掃描形成圖像。

CRT自會(huì)聚顯像管不需要會(huì)聚調(diào)整電路仍有良好的會(huì)聚。顯像管內(nèi)的燈絲在脈沖電壓作用下升溫發(fā)亮，并加熱陰極發(fā)射電子，其中部分電子通過(guò)陰極和柵極之間的電場(chǎng)被加速極加速，并被聚焦極（相當(dāng)于大口徑的電子透鏡）聚焦成很細(xì)的電子束，在陽(yáng)極高壓所形成的強(qiáng)電場(chǎng)作用下以極高的速度轟擊熒光屏上的熒光粉。彩管中有三個(gè)陰極發(fā)射電子束，分別受紅、綠、藍(lán)三個(gè)基色信號(hào)控制，并分別轟擊與三熒光基色信號(hào)電壓相應(yīng)的三基色粉條，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種基色光。根據(jù)空間混色原理，在熒光屏上數(shù)十萬(wàn)個(gè)象素點(diǎn)上以一定規(guī)律掃描，形成整幅彩色圖片。第17頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛182.3.1水平、垂直掃描和掃描光柵電視攝像和圖像顯示都要通過(guò)電子束掃描才能完成。電子束從畫(huà)面的最左邊到右邊掃描的過(guò)程稱(chēng)為水平掃描或行掃描。行掃描分正程和逆程兩個(gè)階段。行掃描正程（正掃）：電子束以相對(duì)較慢的速度從左到右水平掃描形成一行掃描線(xiàn)的過(guò)程。行掃描逆程（回掃）：當(dāng)電子束從最左掃描到最右之后，以很快的速度從右回掃到左邊構(gòu)成行掃描逆程。逆程時(shí)攝像機(jī)沒(méi)有拾取信號(hào)，電視機(jī)也沒(méi)有顯示信號(hào)。第18頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛19 水平掃描線(xiàn)一行一行從上到下移動(dòng)，稱(chēng)為垂直掃描。水平掃描和垂直掃描配合進(jìn)行，就形成一個(gè)矩形光柵。如果在正程掃描的同時(shí)輸送圖像信號(hào)，就形成電視圖像。按照電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，早期CRT電視掃描光柵的寬高比為：

W：H=4：3

后來(lái)出現(xiàn)的寬屏電視掃描光柵矩陣的寬高比為： W：H=16：9

電視掃描光柵示意圖見(jiàn)圖1－7。電視掃描光柵有逐行掃描和隔行掃描兩種形式，以前的CRT電視機(jī)全部采用隔行掃描，現(xiàn)在的電視機(jī)有部分采用逐行掃描。第19頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛20第20頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛21

2.3.2逐行掃描和隔行掃描

在電視攝像管和顯象管外面，都有行與場(chǎng)兩對(duì)偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈，在線(xiàn)圈中分別流過(guò)行與場(chǎng)的鋸齒波掃描電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生垂直方向和水平方向的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使通過(guò)磁場(chǎng)的電子束在水平和垂直方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度以線(xiàn)形規(guī)律變化時(shí)，電子束以等角速度偏移，形成恒速直線(xiàn)性?huà)呙琛?/p>

（一）逐行掃描

一行跟一行掃描。見(jiàn)圖1－8。圖中行鋸齒波變化一周所需的時(shí)間稱(chēng)為行掃描周期TH。其中正程掃描時(shí)間為T(mén)HF，逆程為T(mén)HR。我國(guó)的電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定行掃描頻率fH=15625HZ，TH=1/fH=64us。其中正程時(shí)間一般不小于52us，逆程時(shí)間一般不大于12us。場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈流過(guò)的場(chǎng)頻鋸齒波電流作緩慢線(xiàn)形變化，電子束受垂直作用力而產(chǎn)生場(chǎng)掃描，場(chǎng)掃描周期用TV表示，我國(guó)規(guī)定的場(chǎng)頻為50HZ。

第21頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛22第22頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛23

（二）隔行掃描

我國(guó)的電視機(jī)一般都采用隔行掃描的方式，一幅圖像分成兩場(chǎng)來(lái)完成，通過(guò)奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)兩場(chǎng)掃描構(gòu)成一幅（幀）完整的圖像。

在隔行掃描方式中，幀頻率是每秒鐘傳送的圖像數(shù)，幀頻為25HZ，場(chǎng)頻頻率是每秒鐘掃描的奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)總和，即幀頻是場(chǎng)頻的一半，場(chǎng)頻為50HZ。為使隔行掃描中兩場(chǎng)時(shí)間相同，一幀圖像的掃描線(xiàn)數(shù)應(yīng)取奇數(shù)，所以一個(gè)場(chǎng)周期TV是半行周期TH的奇數(shù)倍： 周期數(shù)TV=（2m+1）TH/2

我國(guó)取場(chǎng)頻為50HZ，故TV＝20ms，一幅圖像的掃描行數(shù)Z=625行，每秒25幀，所以行頻為：

行頻fH=625×25＝15625HZ

行周期TH=1/fH=64us

電視機(jī)掃描周期：

行正程52.2us，回掃11.8us，共64us，15625HZ；場(chǎng)正掃18.4ms，回掃1.6ms，共20ms，50HZ。

第23頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛24

隔行掃描的過(guò)程見(jiàn)圖1－11。以7行掃描線(xiàn)為例，從第一場(chǎng)（奇數(shù)場(chǎng)）開(kāi)始掃描1，3，5，7行的前半行；到達(dá)8，在場(chǎng)逆程期間從8轉(zhuǎn)到9。第7行的后半行開(kāi)始偶數(shù)場(chǎng)掃描，半行掃完到達(dá)10，接著開(kāi)始第二場(chǎng)2、4、6各行的掃描，第二場(chǎng)結(jié)束，整個(gè)光柵掃過(guò)一遍，一幀掃描才告完成，然后依此循環(huán)。第24頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛25

2.3.3廣播電視采用隔行掃描的原因 電視圖像的清晰度越高，要求的線(xiàn)數(shù)和場(chǎng)頻越高，這就要求電視圖像信號(hào)有很寬的帶寬和很高的頻率，對(duì)電視收發(fā)設(shè)備有很高的要求。

一、行頻的確定所謂最小視角α是指人眼對(duì)觀(guān)察物體上能夠分辨的相鄰最近兩點(diǎn)所張的視角。根據(jù)圖形的幾何關(guān)系，可以寫(xiě)出：d（線(xiàn)寬）/2πD（距離）=α/360x60

α=3438d/D在正常條件下，觀(guān)察靜止圖像時(shí)，最小視角約為1‘－1.5’。設(shè)Z為一幅光柵的掃描線(xiàn)數(shù)，H是屏幕高度，則d（線(xiàn)寬）=H（屏高）/Z（線(xiàn)數(shù)）這樣α＝3438d/D=3438H/ZD或Z＝3438H/αD第25頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛26第26頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛27

取標(biāo)準(zhǔn)視距D為屏幕高度H的4－6倍，并取α為1’，則可以算出一幅圖像應(yīng)取的行掃描數(shù)為860－570行之間。 目前，不同制式的電視采用的標(biāo)準(zhǔn)掃描數(shù)有SECAM制的819行，CCIR（國(guó)際無(wú)線(xiàn)電咨詢(xún)委員會(huì)）的625行，NTSC制的525行，我國(guó)實(shí)行的是PAL制625行。

二、場(chǎng)頻的確定根據(jù)人眼視覺(jué)殘留效應(yīng)，電視換場(chǎng)次數(shù)不能低于每秒48次，即場(chǎng)頻不能小于48HZ，考慮電源頻率一致，我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定場(chǎng)頻為50HZ，在電源頻率為60HZ的國(guó)家，場(chǎng)頻采用60HZ。第27頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月浙江大學(xué)信電實(shí)驗(yàn)中心音像實(shí)驗(yàn)室陳鵬飛28三、圖像信號(hào)的最高頻率和視頻通道帶寬圖像信號(hào)的最高頻率與象素或清晰度有關(guān)，圖像每一個(gè)細(xì)節(jié)的大小相當(dāng)于一個(gè)象素，表面細(xì)節(jié)越細(xì)，圖像越清晰，掃描時(shí)電子束掃過(guò)連續(xù)兩個(gè)象素的時(shí)間越短，信號(hào)頻率越高。見(jiàn)圖1－10a。設(shè)每幀圖像的掃描線(xiàn)數(shù)為Z，若不計(jì)逆程等因素，水平方向共計(jì)可能達(dá)到的象素為：

N=Z×4/3=掃描線(xiàn)數(shù)×寬高比若掃描一行正好掃過(guò)這個(gè)數(shù)量黑白相間的小方塊，得到理想電壓波形如圖1－10b的方波，但實(shí)際是如圖1-10c所示的正弦波形。掃過(guò)一塊黑塊和一白塊正好相當(dāng)于交流電壓一周?？梢运愠鲆环鶊D像的