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CRT电视技术A.电视技术发展的回顾与展望这一过渡阶段的显著特点是,数字电视研究中的许多技术成果,已用到现行的模拟电视信号处理中,例如数字式图像重影消除、亮色分离、色度解码、扫描格式转换等。数字化处理在克服传统模拟电视缺陷和增加新的功能方面做出了显著成绩。因为仍然是模拟电视制式,所以把这类电视称为数字化处理电视机(DPTV)。这类电视机目前已大量上市,如场频100Hz、75Hz隔行扫描电视,60Hz逐行扫描电视等。其中性能较好者,如TCL王牌Hid(家庭信息显示终端)电视,有60P、1080i等多种扫描格式,支持VGA、SVGA、XGA格式电脑显示,可以支持未来高清晰度数字电视的显示格式,配接上能够接收数字电视广播的“机顶盒”,就成为高清晰度数字电视。电视机所应用的电子器件和电路形式,曾经历了从电子管、晶体管等分立元件向小、中、大规模集成电路发展演变的过程;电视机的核心器件—显示器件,经历了沿用很久、且至今仍在广泛使用的阴极射线显像管(CRT),到近年来迅猛发展的各种平板显示器件的演变过程。这一切技术进步已使电视技术发展到相当完善的程度。随着电视技术的不断完善和普及,电视机进入了千家万户,给人们带来了信息时代的各种美好享受,同时,在可视通讯、工业生产过程监控等领域,电视技术也发挥着极为重要的作用。未来10多年,高清晰度数字电视,包括采用便携的、可折叠的各种平板显示器件的高性能彩色电视机将在世界范围内普及。A.电视技术发展的回顾与展望B、电视显示基本原理1、视觉特性与三基色原理2、主要光度参数3、基本色度概念4、电视传像原理5、电视信号制式人眼的视觉特性视觉惰性与临界闪烁频率人眼的主观亮度感觉不能瞬间建立瞬间消失,而会滞后一段时间,称为视觉惰性。光对人眼的刺激大于45.8Hz时,人眼不再有闪烁感(100cd/m2)。日光灯闪光频率是100HZ,我们感觉到他是连续的。分辨能力人眼对黑白细节分辨能力强,对彩色细节分辨能力低。对静止画面分辨能力强,对运动画面分辨能力低。彩色视觉只需重现彩色视觉,不必恢复彩色光谱。人眼对黑白细节的分辨能力人眼对被观察物体上能分辨相邻两点的视角的倒数称为人眼的分辨力或视觉锐度。以分为单位,根据图示几何关系,得Dd3438=通常,具有正常视力的人,约为1’~1.5’(静止图像)。人眼对黑白细节的分辨力设图像高度为h,垂直方向上能分辨的黑白条纹数(垂直分辨力)为M,观看距离为D,则人眼的最小分辨角为DMh3438=当取=1.5’,D/h=4时,得到人眼能分辨的最多条纹数5735.1434383438maxDhM需要扫描行数8197.05737.0maxmaxMZ现行制式为625行,偏低。亮度信号带宽6MHz。HDTV需1000条以上的扫描线,亮度信号带宽20MHz。光度学主要物理量光通量():光通量就是按人眼光感觉来度量光的辐射功率,单位是lm(流明)。光通量的大小反映了一个光源所发出的光辐射能量所引起的人眼光亮感觉的能力。一个40W的钨丝灯泡所能射出的光通量为468lm,一个40W日光灯输出的光通量为2100lm。常用每瓦流明来表达一个光源或显示器的光效率。如白炽灯的光效率为:11.7lm/W;日光灯光效率为52.5lm/W。用于电视照明的金属卤化物灯发光效率为80~100lm/W。亮度(L):单位面积上的发光强度。亮度单位是cd/m2(坎德拉每平方米)。1Cd=1/683W/sr(540nm)光度学主要物理量对比度-图像最大亮度与最小亮度的比,如500:1。重现图像没有必要(也不可能)达到客观景物的实际亮度,只要反映它的对比度就可以了。灰度等级-从峰值白色到黑色之间的过渡色统称为灰色,这一过渡区域能加以区分的层次数称为灰度。如PDP的灰度等级为256级。色度学主要物理量彩色视觉的三个基本参量亮度(亦称明度):光作用于人眼时所引起的明暗程度的感觉。色调:彩色光的颜色类别,如红色、绿色、蓝色。饱和度:彩色的深浅程度(或浓度)。饱和度越高,说明光的颜色越深,如深红、深绿。高饱和度的色光可以因掺入白光而冲淡。如浅红、浅绿。色度学主要物理量光源的颜色,由光源的色温决定。色温:是指一个光源的颜色与黑体加热到某温度时所发生的色光相同,这个光源的色温便用该温度表示,。例如:白色荧光灯的颜色与黑体加热到4500K时发生的光色相同,称这种灯的色温为4500K。白炽灯色温为2854K。色温高,色光偏蓝色;色温低;偏红色。TCL的CRT基准白色温为:11500K三基色原理任何颜色都可由红(700.0)、绿(546.1)、蓝(435.8)三基色以适当的比例混合调配仿制出来,混配出的彩色光与原彩色对人眼将引起相同的彩色视觉,称为相加混色法。相加混色法有如下几种:红、绿、蓝-三基色;青、紫、黄-三补色品红青黄红绿蓝相加混色篮绿红篮节距相加混色法实际混色:将红、绿、蓝三基色光投射到白色屏幕上,屏幕反射光的视觉已是三基色真正混合在一起的结果。空间混色:红、绿、蓝三个发光点,当它们靠得很近,人眼不能分辩时,这三个发光点便在人眼中产生混色效应。由此,彩色电视系统把传送成千上万、瞬息万变彩色这一任务,简化为传送三个信息。时间混色:将红、绿、蓝三基色光按一定比例轮流投射到同一屏幕上,只要交替的速度足够快,由于人眼的视觉暂留特性,产生的视觉与三基色直接混合时相同。时间混色法光源透镜色轮光像:红、蓝、绿瞬间顺序出现大面积着色原理人眼对黑白细节分辨力高,对彩色细节分辨力低(例如白色背景上能分辨出黑色细节1mm,同样条件下,红色背景上可分辨绿色细节2.5mm,蓝背景上可分辨绿色细节5mm)。对色调(不同波长的光)分辨力高,对色饱和度分辨力低。其中,对500nm(青-绿色)和600nm(橙黄色)只要变化1nm,人眼便可分辨出色调的变化。而对655nm(红光)以上及430nm(紫光)以下的可见光谱,人眼几乎不能分辨色调的差别。对黄色区的饱和度分辨力低,对红、蓝色区域饱和度分辨力高。因此,电视系统在传送彩色图像时,细节部分可只传送黑白图像,而不传送彩色信息。以节省传输带宽。电视传像原理(1)像素(PIXEL):被分解的最小图像单元。彩色图像的像素由R、G、B三个彩色点组成。目前普通电视信号的分辨率为:640X480;相当于VGA;30多万像素。高端电视显示设备的分辨率可达100万象素。像素RGBRGBRGB荧光粉BGR电子枪阴罩板(选色)保证三束电子正确打击玻屏荧光粉条电视传像原理(2)图像的传送:在发送端把被传送像素的亮度、色度按一定顺序,逐一地转变为相应的电信号,通过信道传送,在接收端再按相同的像素顺序,在电视机屏幕的相应位置上转变为亮度、色度的光点,还原出图像。光--电转换电视传输系统电--光转换电视图像传送过程发送接收5.彩色电视制式5.1制式-对电视信号的处理方式电视制式包括传送图像的帧频、每帧扫描行数、每秒扫描场数、扫描方式、信道频带宽度、亮度信号与色度信号的处理方式等。5.2传统模拟兼容制彩色电视广播制式主要有以下三种:①NTSC(NationalTelevisionsystemCommittee)制称为“正交平衡调幅制”,美、日、加等国采用。②PAL(phaseAlternationLine)制称为“逐行倒相正交平衡调幅制”。中、德、英等国采用。③SECAM(sequentialcolourandmemorysystem)制称为“顺序传送彩色与存储制”,又称为“行轮换调频制”。法、俄等国采用。三种制式主要区别是色度信号的调制方式不同。5.3亮度信号与色差信号彩色光需要用三个参量即亮度、色调、饱和度(后两项合称为色度)来表示。因此,传送和接收彩色图像必须选用三个独立的信号来表示上述的三个参量。为了获得与黑白电视机的兼容性,需要有一个亮度信号。为了传送彩色信息,需要有两个代表色度的信号,它们不含有亮度信息。据此,现行彩色电视系统选用了一组传输信号:一个亮度信号(Y),两个色差信号(R-Y)、(B-Y)。若摄像机所摄取的三个基色信号用R、G、B表示,亮度(Y)、色差信号(R-Y)、(B-Y)与R、G、B、的关系为:Y=0.3R+0.59G+0.11BR-Y=0.7R-0.59G-0.11B选用,送入编码器B-Y=-0.3R-0.59G+0.89BG-Y=-0.3R+0.41G-0.11B舍去(不独立)在接收端,为了重现图像,需要恢复G-Y,它与(R-Y)、(B-Y)的关系为在接收端将三个色差信号分别与亮度信号相加,就得到三个基色信号)(59.011.0)(59.03.0YBYRYG高频混合原理高频混合原理(R—Y)0~1.3+Yo~6=R0~1.3+Y1.3~6→R基色信号(B―Y)0~1.3+Yo~6=B0~1.3+Y1.3~6→G基色信号(G―Y)0~1.3+Yo~6=G0~1.3+Y1.3~6→B基色信号原发端的三基色低频分量,能重现大面积粗线条的彩色图像亮度信号的高频分量,能重现图像的黑白细节实现黑白电视与彩色电视兼容的条件实现兼容最根本的条件是彩色电视必须以和黑白电视相同的带宽传送亮度信号和色度信号。用亮度信号和色度信号代替三基色信号,作到亮度与色度分离,实现兼容。但必须对色度信号进行频带压缩,利用频谱交错原理,作到亮度与色度信号同频带传输。频谱交错原理fSCfSC+fHfSC+2fHfSC-fHfSC-2fH283fH282fH284fH285fH286fHf/MHz按场频分布的谱线图1.3.1频谱交错原理图亮度信号虽然占据了6MHz带宽,但它并没有占满。其能量只集中在行频及其各次谐波附近一段较小的范围内,在(2n+1)fH/2附近并没有亮度信息。形成以行频及其各次谐波为中心的一簇簇连续的梳状谱。且谐波次数越高,相对于基波振幅的衰减愈大。这样,我们可以设法把色度信号安插在亮度信号频带的空隙中,称为频谱交错间置.5.4PAL-D制1.5Fsc=4.436.00f/MHzCYFs=6.5APAL-D制扫描行=6252:1隔行扫描场频=50.0Hz行频=15.625KHz色副载波fsc=4.43361875MHzfs(声载波)-fp(图像)=6.5MHzY-亮度信号,C-色度信号频带复用,频谱交错伴音信号5.5SECAM-D、K、L制4.254.46.00f/MHzCYfs=6.5ASECAM-D、K、L制扫描行=6252:1隔行扫描场频=50.0Hz行频=15.625KHz色副载波fob=4.25MHzfor=4.40625MHzfs(声载波)-fp(图像)=6.5MHzY-亮度信号,C-色度信号(调频)频带复用,但不能和亮度信号的频谱进行交错间置伴音信号fobfor5.6NTSC-M制1.3Fsc=3.584.20f/MHzCYfs=4.5ANTSC-M制扫描行=5252:1隔行扫描场频=59.94Hz行频=15.734266KHz色副载波fsc=3.579545MHzfs(声载波)-fp(图像)=4.5MHzY-亮度信号(AM),C-色度信号(AM)频带复用,频谱交错伴音信号0.6行时距(相邻两行在时间上相差20mS行刷新周期=40ms,行间有闪烁)帧周期场周期yxt第1场第2场第3场第4场每秒50场,场周期=20ms每秒25帧,帧周期=40ms共625行312.5312.5PAL-D/K制5.7扫描方式525i/60Hz625i/50HzC、CRTTV1、CRT(cathoderaytubes)的构造2、普通CRTTV的原理框图3、变频CRTTV的原理框图4、各种TV显示模式的优缺点5、各部分的成本比重1.CRT(cathoderaytube)的构造电子枪偏转线圈(DY)阴罩板玻壳电子枪阴极灯丝控制栅极加速极聚焦极电子束荧光屏(a)电子枪结构12345条状黑底显示屏结构1铝膜150~250nm2有机膜0.5~1μm3荧光粉20~30μm4黑底(石墨)0.5~1μm5屏玻璃
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