电视技术概论_01电视概论

第1章广播电视的基本知识第一讲电视概论0.0电视技术的发展史0.1数字电视与模拟电视的区别0.2学习电视技术的基本要求0.3学习电视技术的方法和体会0.4本学期的基本安排0.5电视广播的基础第1章广播电视的基本知识1、电视发展经历了三个时代黑白电视、彩色电视、数字电视电视的发展以器件的发展为基础黑白电视经历了电子管、晶体管、集成电路三个阶段彩色电视也一样。2、电视发展的趋势3、数字电视与模拟电视的区别第1章广播电视的基本知识第1章广播电视的基本知识第1章广播电视的基本知识1.0电视广播的基础1.1图像光电转换的基本过程1.2电视扫描原理1.3重现电视图像的基本参量1.4全电视信号1.5电视信号的发送实训一电视图像清晰度与电视系统分解力第1章广播电视的基本知识1、无线电广播的基础2、光电转换3、电子扫描4、人眼的视觉暂留和发光材料余辉效应1.0电视广播的基础第1章广播电视的基本知识1.1图像光电转换的基本过程图1-1电视广播过程第1章广播电视的基本知识•传输语音信号的无线电广播,主要包括发射与接收两大部分。在发端主要完成将语音变为电信号(称音频信号),并经放大、调制,然后由天线以高频电磁波形式发射出去。收端则正好相反,将收到的高频电磁波经高放、解调、音频放大,最后送扬声器发出声音。图1―1给出了无线电语音广播原理图。第1章广播电视的基本知识图1―1无线电语音广播原理图第1章广播电视的基本知识•电视广播有开路与闭路之分。开路系统,即无线电视广播系统,其原理与语音广播类似,但无论是发端还是收端,都远比语音广播复杂。•闭路电视系统所不同的只是传送电视信号由同轴电缆完成而已。第1章广播电视的基本知识图1―2无线电视广播系统原理方框图第1章广播电视的基本知识1.1.1像素及其传送图1-2图像顺序传送系统示意图第1章广播电视的基本知识•1.1.1像素的概念•像素的传送具有以下两个特点:•第一是要求传送速度快。•第二是传送要准确。第1章广播电视的基本知识1.1.2光电转换原理1.图像的摄取图1-3(a)摄像管的结构；(b)图像信号产生的过程第1章广播电视的基本知识2.图像的重现图像的重现是依靠电视接收机的显像管来完成的。显像管的任务是将图像电信号转换为图像光信号，完成电到光的转换。显像管是利用荧光效应原理制成的。所谓荧光效应是指某些化合物在受到高速电子轰击时表面能够发光，并且轰击的电子数量越多速度越高，则发光越强。显像管主要由电子枪及荧光屏等几部分组成。当把具有荧光效应的荧光粉涂附在显像管正面的内壁，就构成了荧光屏。当显像管内电子枪发出的高速电子轰击到荧光屏上后，荧光粉就会发光。如果让电子枪发射电子束的能力受图像信号强弱的控制，那么荧光粉发光的亮度也就与图像信号强弱相对应，从而呈现和发送端相同的图像，达到图像重现的目的。第1章广播电视的基本知识第1章广播电视的基本知识第1章广播电视的基本知识图1―9偏转线圈结构示意图(a)行偏转线圈;(b)场偏转线圈第1章广播电视的基本知识•1.1.3电子扫描•逐行扫描•在电视系统中,摄像管和显像管的外面都装有偏转线圈,当线圈中分别流过如图1―7所示的行、场锯齿波扫描电流时就会产生相应的垂直方向与水平方向的偏转磁场,在这两个磁场的共同作用下,使电子束作水平与垂直方向的扫描运动。第1章广播电视的基本知识1.2电视扫描原理1.2.1逐行扫描所谓逐行扫描，就是电子束自上而下逐行依次进行扫描的方式。这种扫描的规律为电子束从第一行左上角开始扫描，从左到右，然后从右回到左边，再扫描第二行，第三行，…直到扫完一幅（帧）图像为止。接着电子束由下向上移动到开始的位置,又从左上角开始扫描第二幅（帧）图像。上述电子束作水平方向的扫描叫行扫描，其中电子束自左到右的水平扫描叫行扫描的正程，自右回到左的水平扫描叫行扫描的逆程。第1章广播电视的基本知识图1-4逐行扫描第1章广播电视的基本知识图1-5帧逆程扫描第1章广播电视的基本知识图1―7逐行扫描电流波形(a)行扫描电流波形;(b)场扫描电流波形第1章广播电视的基本知识图1-6(a)仅有水平扫描时的基线及与之相对应的波形；(b)仅有垂直扫描时的基线及与之相对应的波形第1章广播电视的基本知识•2.隔行扫描•所谓隔行扫描,就是在每帧扫描行数仍为625行不变的情况下,将每帧图像分为两场来传送,这两场分别称为奇场和偶场。奇数场传送1,3,5,…奇数行;偶数场传送2,4,6,…偶数行。第1章广播电视的基本知识1.2.2隔行扫描图1-7(a)奇数场；(b)偶数场；(c)嵌套后的一帧图像第1章广播电视的基本知识图1―12隔行扫描光栅及电流波形(a)每帧光栅;(b)行扫描电流波形;(c)场扫描电流波形第1章广播电视的基本知识•第一场(奇场),从左上角开始按1—1′,3—3′,…顺序扫描,直到最下面的中点a为止,共计行,完成了第一场正程扫描。•第二场(偶场),扫描从a′点开始,先完成第一场扫描留下的半行a′—11′行的扫描,接着完成2—2′,4—4′,…等偶数行的扫描。152第1章广播电视的基本知识我国电视规定：帧频为25Hz，一帧图像分625行传送，所以行扫描频率为fH=25×625=15625Hz。隔行扫描电子帧频较低，电子束扫描图像时所占的频带宽度较窄（约6MHz），对电视设备要求不高，因此，它是目前电视技术中广泛采用的方法。隔行扫描的关键是要保证偶数场正好嵌套在奇数场中间，否则会降低图像清晰度，甚至出现并行现象。第1章广播电视的基本知识1.2.3我国广播电视扫描参数我国广播电视采用隔行扫描方式，其主要扫描参数如下：行周期TH=64μs；行频fH=15625Hz；行正程TSH=52μs；行逆程TRH=12μs；场周期TV=20ms；场频fV=50Hz；场正程TSV=287TH+20(μs)=18.388ms≈18.4ms；场逆程TRV=25TH+12(μs)=1.612ms≈1.6ms；帧周期TZ=40ms；每帧行数Z=625行（其中：正程575行,逆程50行）；帧频fZ=25Hz；每场行数312.5行（其中：正程287.5行）。第1章广播电视的基本知识1.3重现电视图像的基本参量1.3.1亮度、对比度和灰度人眼最重要的视觉功能是对客观景物的亮度感觉。亮度就是人眼对光的明暗程度的感觉。亮度一般用B表示，度量亮度的单位为nit（尼特）。尼特定义为在一平方米面积内具有一烛光（cd）的发光强度，即1nit=1cd/m2。客观景物的最大亮度与最小亮度之比称为对比度。对于重现的电视图像，其对比度不仅与显像管的最大亮度Bmax和最小亮度Bmin有关，还与周围的环境亮度BD有关，其对比度KDDDBBBBBBBKminmaxminmax第1章广播电视的基本知识1.3.21.全电视信号的频带宽度与一帧图像的像素个数和每秒扫描的帧数有关。我国的电视扫描行数为625行，其中正程575行，逆程50行。因此，一帧图像的显示扫描行数为575行。也就是说,一帧图像由575行像素组成。一般电视机屏幕的宽高比为4∶3，因此一帧图像的总像素个数约为：5104.44457557534万个第1章广播电视的基本知识2.图像信号包括直流成分和交流成分。其中直流成分反映图像的背景亮度，它的频率为零，反映了图像的最低频率。交流成分反映图像的内容，图像越复杂，细节变化越细，黑白电平变化越快，其传送信号频率就越高。显然图像信号频带宽度等于其最高频率。如果播送一幅左右相邻像素为黑白交替的脉冲信号画面，显然这是一幅变化最快的图像，每两个像素为一个脉冲信号变化周期，而我国电视规定一秒钟传送25帧画面，因此该图像的最高频率为MHzf5.5252104.45max第1章广播电视的基本知识1.3.3图像的尺寸与几何形状1.根据人眼的特性，视觉最清楚的范围约为垂直夹角15°、水平夹角20°的矩形面积。因此，目前世界各国电视屏幕都采用矩形，画面的宽高比为4∶3或5∶4。随着电视技术的进步，帧型向大屏幕方向发展。目前，世界上已出现宽高比为5∶3、5∶3.3、16∶9等尺寸。显像管屏幕的大小常用矩形对角线尺寸来衡量，一般家用电视机屏幕对角线长度为23~74cm不等。人们习惯用英寸表示，如9、14、18、21、25英寸和29英寸等，它们的对角线分别为23、35、47、53、64cm和74cm等。第1章广播电视的基本知识•(1)电子束偏转的基本原理。•(2)扫描电流的非线性对显示图像的影响。第1章广播电视的基本知识图1―8光栅形状(a)只有行扫描;(b)只有场扫描;(c)行、场扫描同时存在第1章广播电视的基本知识图1―9偏转线圈结构示意图(a)行偏转线圈;(b)场偏转线圈第1章广播电视的基本知识2.图像的几何相似性（1）非线性失真图1-8.1(a)不失真；(b)iYH失真；(c)iYV失真第1章广播电视的基本知识图1―8.2扫描电流与重现图像的关系(a)线性扫描,图像无失真;(b)行扫描非线性,产生左伸、右缩的非线性失真;(c)场扫描非线性,产生上拉、下压的非线性失真第1章广播电视的基本知识图1―8.3扫描电流幅度不足时产生的失真(a)行扫描幅度小;(b)场扫描幅度小第1章广播电视的基本知识（2）几何失真图1-9(a)枕形失真；(b)桶形失真；(c)平行四边形失真第1章广播电视的基本知识1.3.4电视图像清晰度与电视系统分解力1.垂直分解力是指沿着图像的垂直方向上能够分辨出像素的数目。显然它受每帧屏幕显示行数Ｚ′（或者总行数Ｚ）的限制。在最佳的情况下，垂直分解力Ｍ就等于显示行数Ｚ′。在一般情况下，并非每一屏幕显示行都代表垂直分解力，而取决于图像的状况以及图像与扫描线相对位置的各种情况。考虑到图像内容的随机性，有效垂直分解力Ｍ可由下式估算出：M=KZ’K值通常取0.5~1之间，若取K=0.76，则有效垂直分解力M=0.76×575=437线。第1章广播电视的基本知识2.水平分解力水平分解力是指电视系统沿图像水平方向能分解的像素的数目，用N表示。水平分解力取决于电子束横截面大小。也就是说，水平分解力与电子束直径相对于图像细节宽度的大小有关。实验证明，在同等长度条件下，当水平分解力等于垂直分解力时图像质量最佳。由于一般电视机屏幕的宽高比为4∶3。故有效水平分解力N可根据式（1-4）求出：线58357576.034'3434KZMN第1章广播电视的基本知识1.3.5每帧图像扫描行数的确定为了获得图像的连续感、克服闪烁效应并不使图像信号的频带过宽，我国电视标准规定帧频为25Hz，采用隔行扫描，场频为50Hz。这样的场频恰好等于电网频率，还可以克服当电源滤波不良时图像的蠕动现象。由于扫描行数决定了电视系统的分解力，从而决定了图像的清晰度，因此在电视标准中确定扫描行数是一个极为重要的问题。我国规定每帧含625行。第1章广播电视的基本知识图1-10人眼的分辨力示意图第1章广播电视的基本知识图中，θ为分辨角，是在一定距离L时，人眼恰能分辨的两个黑点之间的夹角。显然θ越小，表示人眼的分辨力越强；反之则越弱。因此，可以定义人眼的分辨力为分辨角的倒数。d为两个黑点之间距离即行距;h为屏幕高度；φ为视觉清楚区域张角；L为最佳观看距离。由图不难看出:θ与行距d、距离L的关系为Ld602360式中，θ以分为单位。设屏幕高度为h，屏幕有效显示行数为Z′dhZ'第1章广播电视的基本知识160360'LhZ正常人眼的分辨角在1′~1.5′之间，通常取θ=1.5′；观看电视的最佳距离为L≈4h（由人的视觉清楚的区域φ≈15°得出），将此两值代入式（1-8），即可算出相应的屏幕显示行数Z′=537。我国电视标准规定屏幕显示行数为575行，再考虑每帧逆程的50行，即确定了每帧总行数为Z=625行。第1章广播电视的基本知识1.2黑白全电视信号•1.2.1主体信号——图像信号•1.图像信号及其特征•图像信号是由摄像管将明暗不同的景像转变而得的电信号。•由图1―13可见,图像信号具有如下特征:•(1)含直流,即图像信号具有平均直流成分,其数