“电视原理”

《电视原理》课程教案第1页共38页1《电视原理》课程教案（51学时）第一章电视原理概论——————————————（1学时）第二章电视传像原理——————————————（8学时）第三章模拟电视信号的产生———————————（10学时）第四章模拟电视信号的传输和接收————————（8学时）第五章电视图像的显示—————————————（5学时）第六章电视信号数字化原理———————————（8学时）第七章数字视音频压缩编码———————————（8学时）第八章数字电视传输与接收系统—————————（4学时）《电视原理》课程教案第2页共38页2第一章、电视原理概论一、电视技术的发展历史：1.黑白电视时代：20世纪30年代出现，采用电子管技术，我国采用D/K制式，即场频50Hz、行频15625Hz。其重要意义在于通过扫描分解、合成了一幅图像，使图像通过无线电传播成为可能。2.彩色电视时代：20世纪50年代出现，采用电子管、晶体管技术，形成NTSC、PAL、SECAM，我国采用PAL-D/K，即色度信号逐行倒相、色度付载波4.43MHz。其重要意义在于通过三基色原理，使得彩色图像信号拾取、传输、显示成为可能。3.改良电视时代：20世纪80年代出现，采用中小规模集成电路，形成了日本的IDTV/EDTV、欧洲的MAC、德国的I-PAL等等，主要目的提高分辨率、降低亮色干扰。其意义在于大量的研究和所采用的技术为数字电视的发展和成熟作了有益的铺垫。4.数字电视时代：20世纪90年代出现，采用大规模集成电路，有美国的ATSC、欧洲的DVB、日本的ISDB-T,我国采用了DVB，计划在2015年全面过渡到数字电视。其重要意义在于突破了模拟电视的弊端，在节目制作、播出、传输和多媒体接收都有极大的改善。5.全息立体电视时代：研究起步阶段，可以从不同角度观看到立体画面。《电视原理》课程教案第3页共38页3二、电视传输方式的发展：1.地面广播：区域覆盖、节目套数少，电视机通过开路天线直接接受。要区分频道与序号的差别，调谐时显示的VL、VH、U是什么意思。2.卫星电视：覆盖区域广、节目套数多，要架设“锅”、并通过卫星接收机接受后再给电视机。有C波段、Ku波段直播卫星之分。3.有线电视：区域覆盖，节目套数多，电视机通过与用户盒连接直接接收。有同轴电缆、光纤和MMDS微波传输方式。明白HFC、750M、550M、300M系统是什么意思4.手机电视：区域覆盖，节目套数少，通过手机可以移动接收。3G是电信进入广电行业一种途径。5.网络电视：简称IPTV，计算机或机顶盒通过电话网、以太网或HFC有线网，随时点播电视节目。IPTV是电信与广电竞争强有力的武器，IPV4发展到IPV6。三、电视原理课程的特点：1、跨度大、覆盖面广:包含了近80年的电视发展史，压缩了“黑白电视原理”“彩色电视原理”“电视接收机书”“数字电视原理”4门课程，内容多、信息量广。课堂时间少，课下多看参考书。2、有行业特点、实用性很强：是广播学院的特色课程，招聘人员时都会考到，与日常生活息息相关，实用性很强；目前与计算机技术结合紧密，是大有作为的行业。看些专业书籍，参观专业展览；测试卡。3、客观测量、主观评价相结合：电视实际上是人眼与实现的经济成本的折衷，评价电视产品既有客观测量、也有人眼的主观评价，一定要相辅相成。理论与实践相结合，客观参数与主观评价相结合；广播级、专业级、家用级；5分、4分、3分、2分、1分。《电视原理》课程教案第4页共38页4四、图像信息记录、传输、再现的基本原理11、电影：Y胶片TX电影胶片24幅/秒光源T透射光源2次/幅1）记录：满足人眼对一般运动景物的连续感，同时为节约胶片，在时间轴上抽样24幅/秒，每幅画面中的亮度、色调、色饱和度、X/Y信息均靠胶片上的感光材料记录，清晰度取决于感光颗粒的大小。2）传输：发行拷贝，以胶片的形式传输，无法以无线电方式实时传输。3）再现：每幅画面投射2次，投射光源每秒亮48次，高于人眼的临界闪烁频率46Hz，每幅画面中的亮度、色调、色饱和度、X/Y信息被线性的投射在屏幕上。《电视原理》课程教案第5页共38页52、电视：Y原始画面X摄像机电信号T新画面开始标记新行开始标记新行开始标记宽（场同步）窄（行同步）窄（行同步）电视机Y显示画面X1)记录：满足人眼对一般运动景物的连续感，同时为节约频谱资源，在时间轴上抽样50幅/秒，每幅画面中利用人眼分辨力提出了像素的概念，对XY轴进行抽样，然后依次传输（扫描）每一个像素的信息。2)传输：每幅画面经过扫描后由f(x,y,t)函数变成了U(t)函数，由行场同步信号隐含了XY的空间位置信息，三维光信号变成了一维的电信号，实现无线电方式实时传输。3)再现：接收机对收到的电信号进行判断，特别是通过行场同步信息，将U(t)函数重新拼接为f(x,y,t)函数，每秒重现50幅画面，高于人眼的临界闪烁频率46Hz，实现了电光转换。4)特点：与电影相比电视的清晰度、对比度下降，而且有闪烁感，画面质量下降；由于观看环境变化，画面视角变小，缺乏临场感。优点是实现了无线电实时传输。复习要点一、电视发展的几个时期：黑白电视、彩色电视、改良电视、数字电视、立体电视二、电视传输方式的种类：地面无线传输、卫星传输、有线传输、微波传输三、电视原理课程特点：《电视原理》课程教案第6页共38页6跨度大、覆盖面广；专业性、实践性强；客观测量、主观评价结合四、电影、电视传输图像基本原理：电影24幅/秒、投射48次/秒；电视提出了像素概念、行场同步五、人眼的视觉特性：视敏特性、亮度感觉、亮度层次、视觉惰性、闪烁感、分辨力人眼特性在电视原理中的应用1、利用人眼的亮度感觉——绝对范围大、相对范围小、并与环境有关。只传输实际景物的相对亮度层次，不传递实际景物的绝对亮度信息，大大降低了亮度信号的传输难度。2、利用人眼的对比度灵敏度特性——通常在0.005-0.05之间。只要传输100级左右的亮度层次，更黑更白的亮度无需传输，大大减少了亮度信号的传输量。3、利用人眼的视觉惰性和闪烁感——临界闪烁频率46Hz。扫描场频为50Hz,高于临界闪烁频率，人眼观看电视只有轻微闪烁感。4、利用人眼的静止画面分辨力——1到1.5分。提出了像素的概念，将一幅画面分解成数以万计的像素，通过扫描使图形信号以无线电方式传输成为可能。5、利用人眼的运动分辨力——不超过7.5分。电视的换幅频率为25Hz，对于一般运动物体人眼可以产生连续感。6、利用人眼对色调的感觉——主观感觉一样、实际频谱可以不一样。不恢复原景物光的光谱成分，用同色异谱色获得主观上相同感觉。7、利用人眼对色调的分辨性能——200多种色。电视只需传输200多种色调即可，降低了传输数量。《电视原理》课程教案第7页共38页78、利用人眼对饱和度的分辨力——15-20级。只要传输15-20级的饱和度变化即可，总共4000种颜色。9、利用人眼对色调细节的分辨力——黑白分辨力的3到5倍。用0-6MHz传输亮度信号，用0-1.3MHz传输色度信号，节约频谱资源。10、利用人眼的混色特性——空间混色或时间混色。电视机在显像管、等离子、液晶中采用空间混色；在光显背投DLP中采用时间混色。人眼的彩色视觉模型《电视原理》课程教案第8页共38页8感光细胞视觉神经主观感觉彩色图像拾取、传输、重现的模型原始景物摄像机传输显像管重现图像三基色三基色发光（相当于秤砣计量）（空间或时间混色）一、三基色传输的原则：不要求传输原景物辐射光的光谱成分，重要的是获得与景物相同的彩色感觉。最关键的是颜色如何计量？不传输绝对亮度，只要求相对亮度层次不失真。二、彩色度量的基本依据：1、人眼只能分辨颜色的三种变化：亮度、色调、色饱和度。2、任何颜色均可以用三种不同的颜色混合得到。3、合成彩色光的亮度是各个分量亮度之和。4、彩色光的合成符合替代率。色A=色B色C=色D色A+色C=色B+色D5、两种成分组成的光，其中一种成分连续变化，其合成光也将连续变化。光源符合三基色相加原理、景物符合三基色相减原理。三、彩色度量的RGB基本单位：1、选择三基色的原则：要求三者线性无关，合成的颜色范围尽可能大。2、选择RGB的原因：RGB三基色光容易获得、合成的颜色范围最大。分色棱镜《电视原理》课程教案第9页共38页93、RGB三基色的单位：1（R）+1（G）+1（B）=E白1（R）为1W的700nm的红光；1（G）为4.59W的546.1nm的绿光；1（B）为0.0601W的435.8nm的兰光。四、彩色度量的RGB实验方法与数据（分布色系数）：1、试验装置：见74页。2、试验方法：F1w(λ)=r(λ)(R)+g(λ)(G)+b(λ)(B)3、按从380-780nm均按1w进行混色试验，得到RGB的单位数，形成77页右侧的分布色系数；画图形成76页的RGB混色曲线。五、彩色度量的RGB数据处理（相对色系数）：1、变化方法：F1w(λ)=r(λ)(R)+g(λ)(G)+b(λ)(B)，在不考虑亮度的情况下，进行归一化变化，即m=R+G+B色模r=R/mg=G/mb=B/mr+g+b=1这样只要选择r-g-b中的两个即可，一般只选择r-g两个参量，形成77页左侧的相对色系数。2、优点：不考虑亮度，通过r-g两个参数就能对色度进行简单定量的描述。六、彩色度量的RGB（r-g）计色系统色度图：1、画图：按表77页表左侧相对色系数中r-g系数画出76页的RGB(r-g)计色系统色度图。2、图的含义：1)谱色轨迹是饱和度100%的各种色调。2)r=g=b=1/3的点是基准点E白、饱和度为0%，从E白向四周伸展，饱和度逐渐增加。3)坐标原点：r=0、g=0、b=1是单位兰；r=0、g=1、b=0是单位绿；r=1、g=0、b=0是单位红。4)三角形内为物理三基色三角形，r、g、b为正值；舌形曲线内、三角形外，r、g、b为负值，表示有其中某一基色光必须移到待配色一侧；舌形曲线外是自然界不存在的颜色。《电视原理》课程教案第10页共38页10七、彩色度量的RGB计色制的缺点：1、在色度图上不能表示出亮度、彩色光通量仍须计算。2、r(λ)、g(λ)、b(λ)系数有负值，计算容易出错。3、谱色轨迹不会全在第一象限，作图不便。八、CIE标准三基色XYZ计色系统的要求：1、配出实际彩色时，三个色系数X、Y、Z均为正值。2、亮度仅为Y的系数决定。3、当X=Y=Z，代表等能白。九、CIE坐标变化方法：1、确定三条线：光通量为零的XZ线、通过俩点确定XY线、确定切线的YZ线。2、确定三个点：上述三条线连立解方程，得到XYZ的坐标。3、确定X、Y、Z的系数：F=X(X)+Y(Y)+Z(Z)=R(R)+G(G)+B(B)也就是说同一个颜色可以用两套坐标表示，通过实验得到的RGB系数可以转换为XYZ系数。画图得到83页的XYZ标准三基色混色曲线。4、归一化得到x、y、z系数：F=m{x(X)+y(Y)+z(Z)}x+y+z=1，画图得到81页的XYZ(x-y)色度图。十、XYZ(x-y)色度图的含义：1、谱色轨迹是饱和度100%的各种色调。2、x=y=z=1/3的点是基准点E白、饱和度为0%，从E白向四周伸展，饱和度逐渐增加。十一、XYZ(x-y)计色系统中的色度表示方法：1.用x-y的坐标值表示，只能表示色调和色饱和度，不能表示亮度。2.用x-y色度图中的主波长和等饱和度线来表示；在ΔWRB内的彩色不存在主波长，反向延长后的主波长对应的波长表征它的补色波长。《电视原理》课程教案第11页共38页11一、彩色电视中三基色提出的原因：彩色电视用的三基色是由红、绿、兰荧光粉发出的，荧光粉无法发出物理三基色的谱色光。二、彩色电视中三基色选取的原则：1、电视三基色实际就是荧光粉三基色，基色荧光粉的光色应尽可能接近物理三基色，使显像三基色构成的三角形面积足够大，即重现的色域尽量大。2、应选择三基色荧光粉的发光效率足够高，使图像亮度高。三、彩色电视中三套荧光粉的色度坐标：1.上述条件折中后选取荧光粉的坐标见