电视原理与现代电视系统.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,主 讲：曹 文,辅 导：张 华,电视原理与现代电视系统,绪 论,一、电视技术是20世纪人类最伟大的发明之一,二、,电视技术的发展历程,三、我国,电视事业的发展,四、应用电视系统,五、学习中的注意事项,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。它兼容了电影、戏剧、雕塑、音乐、绘画、建筑、舞蹈、文学等各类空间艺术形式和时间艺术之所长，通过电子编辑手段对各门艺术进行再加工、再创造，具有灵活性和综合性。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。,人们在电视发展过程中，对电视文化褒奖的同时，也时时抨击它带来的消极影响。如对电视商业化倾向的批判，对电视中大量暴力、色情节目和镜头的批判，对电视使人们远离书籍、报刊的批判，对电视降低人与人之间进行交流和沟通的批判等等。电视魅力、魔力和威力，令人们爱它、恨它都没商量。在电视时代，观众时刻面临着理性与感性的考验：是否打开电视机；打开电视机看什么；能否果断关上电视机。,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。作为以昂贵的电子设备为载体的大众传播媒介，电视技术的发展速度在很大程度上取决于国家的工业化水平和社会的经济状况。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、色度学、人类视觉科学等多学科成果于一身的综合性技术。他的进步和发展不仅依赖于这些学科的进步和发展，同时还极大的推动着这些学科的进步和发展。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。,电视已伴随人类进入了21世纪，,并将继续发挥它的巨大作用。,二、,电视技术的发展历程,1电视的诞生,19世纪末，少数先驱者设想并开始研究设计图像的传送技术。1873年英国科学家约瑟夫梅发现硒元素的光电特性，为后来电视技术的的发明奠定了基础。,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（一说为1884年），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。,V.K.,Zworykin,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。,19271929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。,1925年，英国的贝尔德（,J.L.Baird），,根据“尼普科夫圆盘”进行了新的研究工作，发明机械扫描式电视摄像机,和接收机。当时画面分辨率仅30行扫描线，扫描器,每秒只能5次扫过扫描区，画面本身仅有,2,英寸高、,1 英寸宽。1926年，贝尔德向英国报界作了一次播,发和接收电视的表演，开创了电视技术研究的先河。,MZTV,博物馆,的,J.L.Baird,Televisor,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。,RCA TRK 9,1939(,美国),RCA TRK 12 1939(,美国),2电视图像的彩色化,电视也同电影一样，经历了一个由黑白到彩色的发展过程，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（National Television System Committee）,制。1954年美国全国广播公司、哥伦比亚广播公司，采用,NTSC,制式首次播出彩色电视节目。日本、加拿大分别于1957、1966年采用同一制式播出。1956年，法国提出,SECAM（,SEquential Couleur,Avec,Memoire,）,制。1960年，联邦德国提出,PAL（Phase Alternation Line-by-Line）,制。为便于转播和交换节目，各国曾多次讨论统一电视制式问题，但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的局面。,彩色电视机在哪国使用必须符合该国的黑白体制、彩色制式及频道划分，还要注意电源标准（有110伏/60赫与220伏/50赫之分），这样才能保证接收机安全可靠地接收到良好的彩色图像和伴音。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。1963年，美国发射了世界第一颗同步通信卫星“同步二号”。,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(,HDTV),电视已深入了我们的日常生活，成了我们日常生活的一部分，但是我们日常观看的电视画面同电影(35,mm),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。凡是曾欣赏过,HDTV,视听效果的人们，无一例外会感叹“这才是真正的家庭影院系统”！,高清晰度电视与普通电视不同的是，它采用了16:9的宽屏幕。普通电视的宽高比围4:3（或5:4），这是沿袭16毫米电影的屏幕宽高比的结果。但研究表明，大屏幕画面的宽高比以更宽些微微为好。日本的研究数据也表明，最好是5:3，但为了同宽屏幕电影的宽高比一致，世界各国都用16:9，这相当于5.33:3。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19201080,i，,每帧图像有207万个像素。,在,HDTV,的发展进程中，经历了一个由模拟向数字转化的过程。日本是高清晰度电视研究与开发起步最早的国家，早在1985年就建立了1125线、每秒60帧的,MUSE,制式(全视频带宽30,MHz),的,HDTV。,遗憾的是，日本人在把所有的精力放在努力去完善模拟电视的清晰度、梦想建立一个全球性的高清晰度电视标准的同时，却忽视了数字技术发展的大趋势，并为此付出沉重的代价。不仅花费了巨额的资金，更重要的是耽误了无可挽回的时间。目前，日本的数字电视技术要比美国和欧洲落后大约四、五年。,全数字高清晰度电视能实现在现有地面传输系统中传输高清晰度电视信号，得益于,IEEE,的,MPEG,专家组制订的,ISO/IEC13818(MPEG-2),数字压缩国际标准和先进的数字通信技术。这些技术的成功运用，使得带宽高达,20,MHz,的高清晰度电视信号可以在6,MHz,左右的现行传输信道不失真地传送。美国的全数字高清晰度电视已达到实用化，2006年后，美国将停止播送模拟电视节目。,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。1999年1月7日至10日，在美国拉斯维加斯举行的消费电子展览会（,CES）,上，康佳集团展示了第一代全数字高清晰度电视机（,HDTV）T3298，T3298,是由康佳集团深圳总部和美国硅谷康佳开发中心利用国际领先技术开发出来的全数字电视接收机。,国庆50周年庆典上，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，352288i，,约300电视线)、标准清晰度数字电视(,SDTV，704576i,或720480,i，,约500电视线，相当于,DVD,标准,),和高清晰度数字电视(,HDTV，19201080i，,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。,我国已于1998年11月组成了,DTVIA（,中国数字电视产业联盟），联合开发我国的,DTV。,广电总局已起草了一个为期5年的计划，制定了我国推广和应用,DTV,的时间计划表和相关标准，旨在“十五”期间首先实现,SDTV（,标准清晰度数字电视系统）的卫星广播，通过,SDTV,的过渡阶段完成,HDTV（,高清晰度数字电视系统）的产业化准备，牢牢掌握国内以及周边巨大的,DCTV（,数字彩色电视）市场，抵御国外同类产品的打入和竞争（中国的国内市场完全有能力支撑起一个独立的数字电视标准）。计划明确指出：2003年将公布我国自主制定的,DTV,标准和详尽细则，并在2010年全国实现,DTV,广播，与发达国家（美国除外）的发展是同步的。根据我国国情，中国的,DTV,将会走,DPTV、SDTV,和,HDTV,三者并举、长期共存、逐步过渡的发展道路。,5其它相关技术的发展与应用,电视问世之初，新闻性节目大量采用电影胶片拍摄，其传递、洗印、编制过程同新闻的时效要求距离很大。60年代初期，所有电视新闻影片从35毫米改进为16毫米，并且能做到声象同时收录，但电视新闻的基本录制状况没有改变。,1956年美国安培公司研制成功了录像机，电视节目的制作与保存告别对电影胶片的依赖，使电视节目的制作发生了根本性的变化。可以说，这是电视技术发展史上的一次革命，提高了电视新闻的时效性，使电视真正发挥了声像兼备、传播迅速的现代化新闻报道工具的作用。,双向有线电视系统及,HFC（Hybrid fiber coax）,光纤同轴电缆混合有线电视系统。在这种系统中，用户不仅可以收看广播电视和,SDTV,节目、还可以利用线缆调制解调器（,Cable Modem）,将,PC,机等设备连接到互联网上（上行带宽可达10,M，,下行带宽可达100,M，,共享），拨打,IP,电话，进行视频点播（,VOD）,等。,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。当时发射天线加设在广播大厦的塔楼顶上，高度为80米。覆盖半径25公里。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。,继中央电视台开播后，一些大城市也相继开办黑白电视广播。1958年10月1日上海电视台开始试播，12月20日哈尔滨电视台（即今天的黑龙江电视台）开始试播。到1961年底，全国共建地方电视台19座。1959年，无锡市建立中国第一座电视转播台，用差转的方式转播上海电视台的节目。,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。,电视广播使用米波频段（48.5223兆赫）和分米波频段（470兆赫958兆赫，566兆赫606兆赫不使用），其中米波12个频道和分米波56个频道为电视广播专用频道。中国的电视是先从米波段发展起来的。据国家统计局1995年统计公报，全国共有电视台835座，1千瓦以上的电视发射台和转播台1205座。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。1986年建成的中央电视台彩电中心及90年代初建立的名列世界第三、四、五位（亚洲第一、二、三位）的上海东方明珠电视塔（高460米）、天津天塔（高415.2米）、中央广播电视发射塔（高405米）注：目前世界电视发射塔最高者为553.3米的加拿大多伦多电视塔，其次为533.3米的莫斯科奥斯坦丁诺电视塔。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,“应用电视”是一个专业术语，除了专业人士，一般人知道的并不多。但是 提到“监控电视”很多人都能说出个大概：“那不就是录像吗！”。其实这两个词既有相同之处又有不同，从专业技术上来说，电视分为广播电视（,Broadcasting Television-BTV）,和应用电视（,Applied Television-ATV）,两大类。我们把用于广播的电视称为“广播电视”，它的主要用途是作为大众传播媒介，向大众提供电视节目，丰富人们的文化生活，我们天天看的就是广播电视。另一类电视就是“应用电视”则是广播电视之外的所有电视的统称，也称为非广播电视(,Non-Broadcasting Television-NBTV)，,有时也称为闭路电视（,Closed Circuit Television-CCTV）。,早期主要在工业中应用，多称为工业电视，进入二十世纪九十年代以后，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，并为广大公众所熟知，遂被称为监控电视，因此，约定俗成，不仅普通人而且专业人士也把绝大多数的应用电视叫做监控电视了。,1应用电视的构成,实际的应用电视都是一个完整的系统，一般由三个基本部分构成：产生图像的摄像机或成像装置。图像的传输与控制设备。图像的处理与显示设备。其中摄像机是系统的核心部分，一个系统的规模大小往往用摄像机的数量来衡量。,2应用电视的分类,应用电视包含的内容多，应用范围广，因此种类繁多。通常根据技术原理、使用目的、环境条件、要求的功能等因素，把应用电视分为四大类：,通用型应用电视,、,特种成像方式应用电视,、,特殊环境下使用的应用电视,，以及,具有特种功能的应用电视,。,通用型应用电视,即人们所说的“监控电视”或“闭路电视”。一般由若干台摄像机、传输电缆、视频切换器、摄像机控制器、普通黑白或彩色监视器等组成。根据需要还可配置电缆补偿器，普通电动云台及其控制器，还可加入多画面显示装置（四、九、十六画面分割器）、彩色或黑白视频打印机、长时间录像机、硬盘录像机等图像记录设备，光缆和光端机等长距离传输设备。,特种成像方式应用电视,它与通用型应用电视的主要区别是成像方式或成像原理不同。特种成像是指摄像机用,非可见光成像,，,微弱光成像,，或者,成像装置的扫描为非常规方式,，或者兼而有之。例如，用,X,射线成像的医学检查和工业探伤的,X,光电视,；用近红外线成像的主动式和被动式,红外电视,；用远红外线（热辐射）成像的,夜视电视,和,热释电电视,（可用于夜间军事侦察、乳腺癌普查、火灾现场搜救等）；用环境照度为10,-2,10,-10,lx,的微弱光成像的,微光电视,；用紫外线成像的,紫外电视,（用于极光探测等）等。这几种电视摄像机的扫描原理基本上是采用常规的电视扫描制式。,特殊环境下使用的应用电视,它往往是用通用型摄像机根据具体的环境配上必要的防护装置构成，有时也采用特殊设计的摄像机。属于这类应用电视的有以下几种：高温电视、低温电视、水下电视、防爆电视、在核反应装置中工作的摄像机、医用和工业用的电子窥镜电视摄像机等等。,具有特种功能的应用电视,这种电视的主要特点是，它的功能不仅仅是获取景物的图像，更重要的是利用电视这一视觉手段取得信息，并对这些信息进行分析和加工处理，利用其中的特征信号或量值，进行测量或控制，获得许多特殊的功能。摄像机本身在系统中被当成一种传感器：图像传感器。,五、学习中的注意事项,