第1章__电视基础知识及绪论

数字电视原理授课人:桂林电话:[phone]邮箱:[e-mail]使用教材：1、《电视原理与现代电视系统》裴昌幸等编西安电子科技大学出版社2、《数字电视原理与应用》姜秀华等编人民邮电出版社课程安排课时安排：32课时参考教材：《电视原理与接收技术》唐薇娟西电出版社《数字电视原理》余兆明西电出版社考核：考试成绩——70%平时成绩——30%（到课、作业、课堂提问）电视原理与现代电视系统1324第1章电视基础知识第2章彩色电视制式与彩色电视信号第3章广播电视系统第4章电视接收系统电路分析第5章有线电视系统第6章数字电视与高清晰度电视560绪论数字电视原理与应用1324第1章数字电视信号参数及演播标准第2章图像压缩编码原理第3章视频压缩标准第4章信道编码第5章数字基带传输与数字调制第6章数字视频广播系统560绪论电视原理与现代电视系统绪论1324电视技术———20世纪人类最伟大的发明之一应用电视系统电视技术的发展历程我国电视事业的发展一、电视技术是20世纪人类最伟大的发明之一1．电视是人类进行信息传播变革中影响最大的研究成果电视是大众传媒的主要载体，它“声像”并茂、色彩兼备，远距离传送，不受文化、年龄的限制，面向社会，深入家庭，成为最具活力的大众传播工具。电视已形成了独特的“电视文化”，在某种程度上改变了人们的思想观念和生活方式。人们通过电视，可以得到与世界、与社会的某种联系，可以得到新的信息、新的知识，对根本不可能亲历的事件可以目睹，对终身难以涉足的异域可以一览无余。2．电视技术是现代科学技术最先进研究成果的集合体电视技术是20世纪先进的电子科学技术的一项重大成果。现代电视技术集电子学、大规模集成电路、光学、电磁学、材料科学、卫星技术、数字信号处理、色彩学、人类视觉科学等多学科成果于一身的综合性技术。在我们国家和一些发达国家，电视技术产业已经成为国民经济中的支柱产业之一。二、电视技术的发展历程1．电视的诞生(黑白电视)P.Nipkow“尼普柯夫圆盘”上螺旋形排列着一些孔洞，当这个盘子旋转时，通过每个孔洞可以浏览一幅图像的一行，光线透过这个孔洞照在这幅图像便完成了一次行扫描，硒光电池将图像的反射光转变成电信号，下一个孔洞顺序扫描紧挨着的那部分图像，直到完整的图像全部被扫描。1883年圣诞节，德国电气工程师尼普柯夫（P.Nipkow）用他发明的“尼普柯夫圆盘”使用机械扫描方法，作了首次发射图像传送的实验。每幅画面有24行扫描线，图像相当模糊。1923年，美籍俄国人兹沃尔金（V.K.Zworykin）发明静电积贮式摄像管，后来又发明电子扫描式显像管，这是近代电视摄像术的先驱。在1929年11月18日，Zworykin示范他的全部电子电视接收器。1939年前后使用电视显象管和摄像管1908年，英国肯培尔.斯文顿、俄国罗申克夫提出电子扫描原理，奠定了近代电视技术的理论基础。V.K.Zworykin(兹沃尔金)1927～1929年，贝尔德通过电话电缆首次进行机电式电视试播，并进行短波电视试验，英国广播公司开始试验播发电视节目。1936年11月2日是一个值得纪念的日子，位于英国市郊的亚历山大宫的英国广播公司电视台开始正式播出。这是世界上第一座正式开播的电视台，人们把这一天作为电视事业的开端。英国正式开播的电视在开始时仍为机电系统，4个月后被电子系统取代。1941年，美国国家电视标准委员会确定美国的电视技术标准为每秒30帧、每帧525行。（就每帧行数和场频来说，现行电视标准主要有525行/60帧和625行/50帧两种）同年7月1日，美国联邦通信委员会正式批准建立美国第一座电视台全国广播公司的纽约WNBT电视台。RCATRK91939(美国)RCATRK121939(美国)2．电视图像的彩色化美国是世界上最早播出彩色电视节目的国家。1953年，美国国家电视制式委员会提出NTSC制。1956年，法国提出SECAM制。1960年，联邦德国提出PAL制。由于政治及经济等方面的原因，始终未能达成一致。于是国际上便形成了3种彩色电视制式同时并存局面。目前世界上采用PAL制的国家最多。中国所采用的电视制式为PAL/D，国家标准为：每帧扫描625行，每秒25帧。3．卫星广播电视的出现1962年，美国发射“电星一号”通信卫星，进行了横跨大西洋的电视节目传送实验，这是一颗低轨道卫星，使用起来受到许多限制。1964年，国际通信卫星组织的第一颗商用通信卫星“国际通信卫星一号”启用，使世界正式进入了卫星通信时代，国际间进行电视节目的传送和转播成为现实。1969年7月20日阿波罗11号的整个登月过程就是通过卫星传送49个国家，有7.2亿人同时收看到了这个节目。4．高清晰度电视(HDTV)与数字电视(DTV)电视已深入了我们的日常生活，但是我们日常观看的电视画面同电影(35mm)相比还显得很粗糙，这是因为目前构成电视画面的像素较少的缘故。因而，人们又开发研制出了高清晰度电视（HDTV）。高清晰度电视的“高清晰度”指与现行电视相比，其水平和垂直两个方向的图象分辨率都要求提高一倍以上，使用大屏幕显示器近距离观看时，图象细腻逼真，无闪烁和粗糙感，并配以数字环绕音响伴音。——真正的家庭影院系统”！现在HDTV采用16:9的宽高比作为世界标准。为了增加构成画面的像素提高图像的清晰度，HDTV的扫描行数已达到或超过1125行，它是美、日现行电视制式NTSC的525扫描行、我国现行的电视制式PAL的625扫描行的二倍左右，而且每行扫描的像素也要增加2.5倍。我国HDTV标准为1920×1080i，每帧图像有207万个像素。1998年9月8日至12日的5天时间里，中央电视台利用我国研制成功第一套数字高清晰度电视系统试验发射了数字高清晰度电视节目，成为继美国、欧洲和日本之后世界上第四个拥有数字高清晰度电视地面广播传输系统的国家。国庆50周年（1999年）庆典上，我国在北京试播了高清晰度数字电视，试验播出所用发送设备由欧美进口，这次试播的接收设备是我国数字电视产业联盟试制的第二代高清晰度电视，并在技术标准上实现了ATSC和DVB（美、欧两大阵容）标准兼容。数字电视(DTV)包括普及型数字电视(DPTV，352×288i，约300电视线)、标准清晰度数字电视(SDTV，704×576i或720×480i，约500电视线，相当于DVD标准)和高清晰度数字电视(HDTV，1920×1080i，约1000电视线)，均采用MPEG-2/1数字压缩技术。标准清晰度电视的图像和伴音的质量都比目前模拟电视有所提高，并且其频道利用率高，在目前模拟电视的一个频道内可以同时播4套（或更多）标准清晰度节目。目前我国各省级电视台的通过卫星传送的电视节目均是采用MPEG-2数字压缩的标准清晰度数字电视(SDTV)电视节目。三、我国电视事业的发展1958年5月1日，中国第一座电视台中央电视台（早期称北京电视台，1978年5月1日改称现名）使用二频道试播黑白电视，9月2日正式播出。1958年7月，又研制出中国第一辆3信道电视转播车。中央电视台开播后不久，从苏联进口了200部黑白电视机，以后天津广播器材厂很快试制出“北京”牌电视机。1960年5月1日在北京建成了第一个彩电试验台，用NTSC制进行了试播。但后来也由于国民经济暂时困难而“下马”。1969年彩电研究二度开展并决定暂用PAL制（1982年正式决定PAL/D制为中国彩色电视的标准制式）。1973年5月1日，中央电视台用8频道在北京地区试播，同年10月1日正式播出。从1977年7月25日起，中央电视台的第一套节目全部改为彩色播出。1999年10月我国所有省级电视台的电视节目全部上星，并基本形成了星、网结合的广播电视传输体系，有线电视用户8000万。到2000年，我国拥有电视机2.5亿台，8亿多固定电视观众，电视人口覆盖率达到90%。1999年10月1日，中央电视台高清晰度电视试播成功。到1997年，我国已形成年产彩色电视机3000万台的生产能力，出口量500万台。产品质量和技术水平已进入国际先进行列，平均无故障工作时间已达1.5万小时。彩电总体国产化率达到80%以上，国内市场占有率已超过90%。四、应用电视系统广播电视应用电视广播电视：指用于广播的电视。主要用途:大众传播媒介，提供电视节目，广播电视。应用电视:广播电视之外的所有电视的统称，也称非广播电视或闭路电视（ClosedCircuitTelevision--CCTV）。主要在工业中应用，多称为工业电视，后来大量普及地使用于商场、饭店、银行、车站等地，用于安全防范、监视控制的目的，遂被称为监控电视。电视电视原理与现代电视系统1324第1章电视基础知识第2章彩色电视制式与彩色电视信号第3章广播电视系统第4章电视接收系统电路分析第5章有线电视系统第6章数字电视与高清晰度电视560绪论第1章电视基础知识13241.1电子扫描1.2黑白全电视信号1.4显像管及其附属电路1.3彩色的基本概念01.0广播电视系统的组成广播电视系统的组成第1章电视基础知识广播电视系统组成——摄像机、电视发射机、电视发射/接收天线和电视接收机等。电视——是根据人眼的视觉暂留特性和视觉心理，运用电子技术和光电技术，制作、传递事物的图像信号的方法和技术。第1章电视基础知识工作过程：1.视频信号的形成景物摄像机光电转换图象信号加上同步和消隐信号视频信号视频信号（对图象载频）幅度调制伴音信号（对伴音载频）频率调制高频电视信号天线发射2.电视信号的发送3.电视接收电视机接收天线高频电视信号放大处理解调恢复视频信号显象管重现图象伴音信号喇叭发出声音无线电视广播系统原理方框图第1章电视基础知识13241.1电子扫描1.2黑白全电视信号1.4显像管及其附属电路1.3彩色的基本概念01.0广播电视系统的组成1.1.1像素的概念1.像素：组成图像的元素。一幅平面图像，根据人眼对细节分辨力有限的视觉持性，总可以看成是由许许多多的小单元组成。在图像处理系统中，这些组成画面的细小单元称为像素。像素越小，单位面积上的像素数目就越多，由其构成的图像就越清晰。1.1电子扫描概念第1章电视基础知识黑白平面图像——特征参量是亮度。组成黑白画面的每个像素，不但有各自确定的几何位置，而且它们各自还呈现着不同的亮度——空间函数；又由于是活动图像，因而每个在确定位置上的像素其亮度又随时间不断地变化着——像素的亮度又是时间的函数。可见，像素亮度既是空间（二维）函数，同时又是时间函数。2．图像帧电视系统中把构成一幅图像的各像素传送一遍称为进行了一个帧处理，或称为传送了一帧，每帧图像由许多像素组成。3．并行传输（无法实现）理论上讲，可同时把不同位置上具有不同亮度的像素转变成相应的电信号，再分别用各个相应信道把这些信号同时传送出去；接收端接收后又同时进行转换，恢复出原发送信号。4．串行传输（实际应用）根据人的视觉惰性，可把组成一帧图像的各个像素的亮度按一定顺序一个一个地转换成相应的电信号并依次传送出去（只用一条通道），接收端再按同样顺序将各个电信号在对应位置上转变成具有相应亮度的像素。只要这种轮换传送进行的足够快，人眼就会感到重现图像是同时出现的，而无顺序感。5．顺序转换的实现——扫描将组成一帧图像的像素，按顺序转换成电信号的过程（或逆过程）称为扫描。扫描的过程和我们读书时视线从左到右、自上而下依次进行的过程类似。从左至右的扫描称为行扫描；自上而下的扫描称为帧(或场)扫描。电视系统中，扫描多是由电子枪进行的，通常称其为电子扫描。通过电子扫描与光电转换，就可以把反映一幅图像亮度的空间与时间的函数，转换为只随时间变化的单值函数（电信号），从而实现平面图像的顺序传送。广播电视采用顺序传送的方法传送图象。像素的顺序传送具有以下两个特点:(1)要求传送速度快。(2)传送要准确，收发同步。顺序传送像素示意图空间顺序时间顺序发送端从左到右从上到下顺序取出各象素的信息通过传输通道传送出去;接收端亦从左到右从上到下顺序（与发送端一一对应地）把各象素的信息重现出来。要使重现的图象是