彩色电视机原理.pptx

2008.8彩色电视原理彩色电视原理东南大学信息科学与工程学院第二章第二章电视图像转换原理与电视信号 2.1电视传像原理2.1.1顺序传像原理 =(x,y,z,t)平面黑白图像:B=(x,y,t)把一幅图像画面分解成许多小的单元，即像素，把一幅图像画面分解成许多小的单元，即像素，然后进行一定顺序传送。然后进行一定顺序传送。B=(t)信号处理与传输通道摄像端光电转换显像端电光转换图像电信号图像电信号RL重现图像景物显像管镜头摄像管2.1.2图像的摄取与重现图像的摄取与重现是根据光和电的转换而实现。光电导摄像管的结构光电导摄像管的结构、镜头：使景物成像在靶表面上。、镜头：使景物成像在靶表面上。、光电转换部分：透明导电极、金属靶环、光电导靶、光电转换部分：透明导电极、金属靶环、光电导靶、电子枪：灯丝、阴极、栅极、加速极、聚焦极、网电极、电子枪：灯丝、阴极、栅极、加速极、聚焦极、网电极、校正线圈：无偏转磁场时，使电子束落在靶中心。、校正线圈：无偏转磁场时，使电子束落在靶中心。偏转线圈：使电子束按一定规律对靶面扫描。偏转线圈：使电子束按一定规律对靶面扫描。、磁聚焦线圈：配合静电聚焦线圈，使电子束聚焦良好。、磁聚焦线圈：配合静电聚焦线圈，使电子束聚焦良好。镜头景物面板玻璃靶环输出图像信号VT靶压15至40VRL聚焦线圈偏转线圈校正线圈电子束透明导电极光电导靶阴极接地控制栅极0至50V聚焦极0至300伏灯丝管脚加速极300V网电极450V图像重现的过程图像重现的过程 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信号转换为光图像，完成电到光的转换。务是将图像信号转换为光图像，完成电到光的转换。彩色摄像原理彩色摄像原理彩色显象原理彩色显象原理2.2 2.2 电子扫描电子扫描2.2.1电子电子束的偏转束的偏转把一幅空间的光图像转换成随时间变化的电把一幅空间的光图像转换成随时间变化的电信号或把随时间变化的电信号再转换成一幅信号或把随时间变化的电信号再转换成一幅空间的光图像空间的光图像 则是通过电子扫描来完成的。则是通过电子扫描来完成的。采用磁偏转的方式来控制显像管中电子束的采用磁偏转的方式来控制显像管中电子束的扫描运动使电子束受到电磁力的作用而偏转。扫描运动使电子束受到电磁力的作用而偏转。磁偏转原理磁偏转原理偏转线圈偏转线圈1、行（水平）扫描1234552H6412行频锯齿波电流偏转线圈产生偏转磁场控制电子束的扫描运动电流方向磁场方向行扫描正程水平亮线显像管阴极显像管屏幕O行偏转线圈2、场(垂直)扫描2018.41.6场扫描电流I偏转线圈电子枪荧光屏垂直偏转电流电子束磁场方向垂直亮线行扫描行扫描=行正程行正程+行逆程行逆程帧扫描帧扫描=帧正程帧正程+帧逆程帧逆程逆程系数逆程系数:行逆程系数行逆程系数=T=THRHR/T/TH H=18=18%场场逆程系数逆程系数=T TVRVR/T/TV V=8%=8%每帧光栅互相重合的条件每帧光栅互相重合的条件:T TV V=ZT=ZTH H 或或 Z=TZ=TV V/T/TH H=H H/V V2.2.3隔行扫描在每帧扫描行数（在每帧扫描行数（625625行）不变的情况下把行）不变的情况下把一帧图像分两场来转送，这两场分别称为奇一帧图像分两场来转送，这两场分别称为奇数场与偶数场。数场与偶数场。隔行扫描的基本条件隔行扫描的基本条件:为了实现隔行扫描时奇、偶两场为了实现隔行扫描时奇、偶两场扫描光栅均匀相嵌，每贞图像的扫描行数（包括场扫描光栅均匀相嵌，每贞图像的扫描行数（包括场逆程在内）必须为奇数；为了保证各帧光栅的重叠，逆程在内）必须为奇数；为了保证各帧光栅的重叠，要求每帧的扫描行数必须是整数要求每帧的扫描行数必须是整数 H/V=Z/2=n+1/2 即即 行数必须是奇数行数必须是奇数隔行扫描的缺点隔行扫描的缺点:1.存在行间闪烁效应存在行间闪烁效应.2.易出现并行现象易出现并行现象.3.出现垂直边沿锯齿化出现垂直边沿锯齿化.114 我国广播电视扫描参数我国广播电视扫描参数扫描方式：隔行扫描。扫描方式：隔行扫描。行频行频fH：15625Hz；场频场频fV：50 Hz（帧频（帧频25 Hz）；）；行周期行周期TH：64s 场周期场周期TV：20ms行正程时间行正程时间THS：52s 场正程时间场正程时间TVS：18.4 ms行逆程时间行逆程时间THR：12s 场逆程时间场逆程时间TVR：1.6 ms每帧扫描行数每帧扫描行数Z：625 行行 每帧显示行数每帧显示行数Z/：575 行行每场扫描行数：每场扫描行数：312.5 行行 每扫显示行数：每扫显示行数：287.5 行行电视图像的基本参量2.3.1 图像的宽高比图像的宽高比 4:3 16:94:3 16:9 尺寸：尺寸：对角线长度对角线长度 2.3.2 2.3.2 场扫描频率的确定场扫描频率的确定 活动图像有连续感活动图像有连续感 尽量小的频率带宽尽量小的频率带宽 减少对图像的干扰减少对图像的干扰 v=50Hzv=50Hz2.3.3扫描行数的确定电视系统的分解力决定了图像的清晰度电视系统的分解力决定了图像的清晰度 ，因，因此此 扫描行数的多少影响了图像清晰度。扫描行数的多少影响了图像清晰度。电视系统传送图像细节的能力称为该系统的电视系统传送图像细节的能力称为该系统的分解能力。相应地，表现在人对图像细节清分解能力。相应地，表现在人对图像细节清晰程度的感觉则称为清晰度，两者的含义是晰程度的感觉则称为清晰度，两者的含义是一致的。分解力通常以能分辨黑白相间的线一致的。分解力通常以能分辨黑白相间的线数表示。例如，设分辨力为数表示。例如，设分辨力为500500线，表示系统线，表示系统在对应的方向上能分辨黑白线条各在对应的方向上能分辨黑白线条各250250条。条。垂直分解力垂直分解力沿着图像的垂直方向上能够黑白像素的数目沿着图像的垂直方向上能够黑白像素的数目 。它与扫描行数的多少及图像与扫描线相对位置它与扫描行数的多少及图像与扫描线相对位置 有关。有关。有效扫描行数有效扫描行数Z Z=（1-1-）Z Z图像状态和扫描线的相对位置有关图像状态和扫描线的相对位置有关垂直分解力垂直分解力M 介于有效扫描行数介于有效扫描行数Z到到Z的一半之间，可以用一个小于一的一半之间，可以用一个小于一的系数的系数k1 与与Z的乘积来表示的乘积来表示M=k1Z=k1(1-)ZK1为系数，为系数，K1=0.650.75 水平分解力 水平分解力是指图像在水平方向上可以区分出垂直的黑水平分解力是指图像在水平方向上可以区分出垂直的黑白相间的线条数目，它主要取决于扫描电子束截面的大白相间的线条数目，它主要取决于扫描电子束截面的大小，一般电子束截面的直径小，一般电子束截面的直径d d 与扫描的行距相等为宜与扫描的行距相等为宜水平分解力N=4/3M广播电视的扫描参数是在现有技术条件的广播电视的扫描参数是在现有技术条件的制约下，根据人们对电视图像清晰度的制约下，根据人们对电视图像清晰度的要求，经过折衷考虑而确定的。扫描参要求，经过折衷考虑而确定的。扫描参数一经确定，其图像的清晰度和图像信数一经确定，其图像的清晰度和图像信号带宽亦随之确定了号带宽亦随之确定了.我国广播电视标准中我国广播电视标准中,k k1 1=0.76,Z=625=0.76,Z=625行行,则则M=431 M=431 线线f fH H=f=fF F*Z=25Hz*625=15625Hz*Z=25Hz*625=15625Hz2.42.4电视信号的基本组成电视信号的基本组成 电视系统要完成图像信号的传输，除必须传电视系统要完成图像信号的传输，除必须传送图像信号这一主体信号之外，还必须传送送图像信号这一主体信号之外，还必须传送复合同步信号、复合消隐信号、槽脉冲和均复合同步信号、复合消隐信号、槽脉冲和均衡脉冲信号，这些信号属于辅助信号。但它衡脉冲信号，这些信号属于辅助信号。但它们是为保证收发同步，逆程不显示光栅及隔们是为保证收发同步，逆程不显示光栅及隔行扫描均匀嵌套所必须的。所以图像信号与行扫描均匀嵌套所必须的。所以图像信号与辅助信号统称为全电视信号。黑白全电视信辅助信号统称为全电视信号。黑白全电视信号是研究彩色全电视信号的基础，所以下面号是研究彩色全电视信号的基础，所以下面先介绍黑白全电视信号。先介绍黑白全电视信号。2.4.12.4.1消隐信号消隐信号无论是图像的分解还是恢复重现，都需要电子无论是图像的分解还是恢复重现，都需要电子扫描才能完成。电子束在回扫时，若不采取措扫描才能完成。电子束在回扫时，若不采取措施，无论是行或场都将出现回扫线，这将对正施，无论是行或场都将出现回扫线，这将对正程所传送的图像起干扰作用。消除回扫线的方程所传送的图像起干扰作用。消除回扫线的方法是在行、场扫描的逆程期间，在摄像管与显法是在行、场扫描的逆程期间，在摄像管与显像管中分别加入能使扫描电子束截止的消隐脉像管中分别加入能使扫描电子束截止的消隐脉冲。消除行、场逆程回扫线的消隐脉冲分别称冲。消除行、场逆程回扫线的消隐脉冲分别称为行消隐脉冲和场消隐脉冲，二者合称复合消为行消隐脉冲和场消隐脉冲，二者合称复合消隐脉冲或复合消隐信号。隐脉冲或复合消隐信号。行消隐脉冲宽度为行消隐脉冲宽度为12s12s，场消隐脉冲宽度为，场消隐脉冲宽度为1612s 1612s(其中，包含着一个行的逆程其中，包含着一个行的逆程12s)12s)2.4.2 2.4.2 复合同步信号复合同步信号 电视系统中发扫描必须严格同步，即收、发扫描对应的行、场起始电视系统中发扫描必须严格同步，即收、发扫描对应的行、场起始和终止位置必须严格一致，否则就会出现画面失真或不稳定现象。也就和终止位置必须严格一致，否则就会出现画面失真或不稳定现象。也就是说每一个像素都要同步是说每一个像素都要同步.实际上在电视中实际上在电视中,只要收端和发端的扫描频率只要收端和发端的扫描频率,起始相位相同就认为是同步了起始相位相同就认为是同步了.同步扫描同步扫描:收发两端扫描频率相同收发两端扫描频率相同,相位相同相位相同,波形相似波形相似.为了收、发同步的需要，电视发送端每扫描完一行时加入一个行同步为了收、发同步的需要，电视发送端每扫描完一行时加入一个行同步脉冲；每扫描完一场时加入一个场同步脉冲，它们分别在行与场逆程期脉冲；每扫描完一场时加入一个场同步脉冲，它们分别在行与场逆程期间传送，其宽度分别小于行、场逆程时间。我国电视标准规定，行同步间传送，其宽度分别小于行、场逆程时间。我国电视标准规定，行同步脉冲宽度为脉冲宽度为4.7s4.7s，脉冲前沿滞后行消隐信号前沿约，脉冲前沿滞后行消隐信号前沿约1.3s1.3s；场同步脉；场同步脉冲宽度为冲宽度为160s160s（2.5 2.5 个行周期），脉冲前沿滞后场消隐信号前沿个行周期），脉冲前沿滞后场消隐信号前沿160s160s。在接收端必须先将这些行、场同步脉冲分离出来，用以分别控制接收在接收端必须先将这些行、场同步脉冲分离出来，用以分别控制接收机中的行、场扫描锯齿波电流的周期和相位。换言之，只有当行、场同机中的行、场扫描锯齿波电流的周期和相位。换言之，只有当行、场同步脉冲到来时才开始行与场的回扫，这就可保证收、发双方扫描电流的步脉冲到来时才开始行与场的回扫，这就可保证收、发双方扫描电流的频率和相位都相同，即可保证同步。频率和相位都相同，即可保证同步。在电视机接收端利用行场同步信号的宽度不同，在电视机接收端利用行场同步信号的宽度不同，用微分（或鉴相）与积分电路把行场同步信号分用微分（或鉴相）与积分电路把行场同步信号分离。离。由于场同步脉冲较宽，因而在场同步期间会使行同步信息丢失。这样，在场逆程期间行就可能失步，可能会造成每场开始时的前几行不能立刻同步，而使屏幕显示图像的最上面几行出现不稳定现象。解决这个问题的办法是在场同步脉冲上加开几个槽，称为槽脉冲，并使槽解决这个问题的办法是在场同步脉冲上加开几个槽，称为槽脉冲，并使槽脉冲的后沿脉冲的后沿(即上升沿即上升沿)恰好对应于应该出现原行同步脉冲的前沿位置。加恰好对应于应该出现原行同步脉冲的前沿位置。加入槽脉冲之后就可以保证在场同步脉冲期间可以检测出行同步脉冲。槽脉入槽脉冲之后就可以保证在场同步脉冲期间可以检测出行同步脉冲。槽脉冲的宽度与行同步脉冲相同，冲的宽度与行同步脉冲相同，图像信号、复合同步、复合消隐、槽脉冲和均衡脉冲等叠加，图像信号、复合同步、复合消隐、槽脉冲和均衡脉冲等叠加，即构成黑白全电视信号，通常也称其为视频信号，其波形即构成黑白全电视信号，通常也称其为视频信号，其波形（正极性信号）（正极性信号）黑白全电视信号有黑白全电视信号有7 7个：图像信号、复合行同步与场同步信号、复合行个：图像信号、复合行同步与场同步信号、复合行消隐与场消隐信号、槽脉冲信号、均横脉冲信号。消隐与场消隐信号、槽脉冲信号、均横脉冲信号。同步信号顶的幅值电平：同步信号顶的幅值电平：100%100%黑色电平和消隐电平幅度：黑色电平和消隐电平幅度：75%75%白色电平幅度：白色电平幅度：101012.5%12.5%图像信号电平介于白色与黑色电平之间图像信号电平介于白色与黑色电平之间