数字电视电视基础知识

1、武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-1数字电视技术数字电视技术 Principle of Digital TV武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-2武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-3参考书参考书: 数字电视原理与应用数字电视原理与应用 作者：作者： 姜秀华主编姜秀华主编 人民邮电出版社人民邮电出版社电视原理与现代电视系统电视原理与现代电视系统余兆明 余智 编著西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社数字电视原理作者：作者： 裴昌辛，刘乃安，杜武林编著裴昌辛，刘乃安，杜武林编著出出 版版 社：社： 西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社考核方法：考核方法：作

2、业作业考试考试武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-41 1 电视基础知识电视基础知识电视广播有开路（无线）与闭路（有线）之分。电视广播有开路（无线）与闭路（有线）之分。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-51 11 1 电子扫描电子扫描 1 11 11 1像素的概念像素的概念 1 1像素像素 组成画面的细小单元称为像素组成画面的细小单元称为像素每个像素亮度既是空间（二维）函数空间（二维）函数，同时又是时间函数时间函数。用数学函数可表示 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-62. 2. 图象帧图象帧 电视系统中把构成一幅图像的各像素传电视系统中把构成一幅图像的各像素传送一

3、遍称为进行了一个帧处理，或称为传送了送一遍称为进行了一个帧处理，或称为传送了一帧一帧3. 3. 同时传输制同时传输制 每个象素占用一条传输通道，把所每个象素占用一条传输通道，把所有象素的亮度信息同时转换成相应的电信号，有象素的亮度信息同时转换成相应的电信号，并同时传输出去并同时传输出去 44083334575)50625(武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-74. 4. 顺序传输顺序传输 顺序传输制是将景物分解成极多象素后，把所顺序传输制是将景物分解成极多象素后，把所有象素的亮度信息按时间顺序一一传输出相应有象素的亮度信息按时间顺序一一传输出相应的电信号，其所用的传输通路只需一条。的电

4、信号，其所用的传输通路只需一条。 顺序传输的特点：顺序传输的特点： A. A. 要求传送速度快。要求传送速度快。 B. B. 传送要准确。即收发双方应同步传送要准确。即收发双方应同步5. 5. 扫描扫描 将组成一帧图象的像素，按顺序转换成将组成一帧图象的像素，按顺序转换成电信号的过程称为扫描电信号的过程称为扫描 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-8进行扫描时，要求收发两端的扫描规律必须进行扫描时，要求收发两端的扫描规律必须严格一致，称为同步严格一致，称为同步 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-91.1.21.1.2光电与电光转换光电与电光转换武汉理工大学信息工程学院信息工程

5、学院146-10电流通路电子束光电靶ut亮暗武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-112 CCDs2 CCDs Charge Coupled Devices (CCDs),Charge Coupled Devices (CCDs),由由William S. William S. Boyle Boyle 和和George E. Smith at BellGeorge E. Smith at Bell实验室实验室19691969年年1010月月1919日发明的日发明的. .(“(“一个新的半导体器件概念被实现了一个新的半导体器件概念被实现了, ,它展现了它展现了广阔的应用前景广阔的应用前景”

6、, , Bell System Technical JournalBell System Technical Journal, , 49, 4, 4月月 1970). 1970). CCDsCCDs是一个电子器件是一个电子器件, ,它在一个芯片里把光转换它在一个芯片里把光转换成电荷成电荷. . 这个电荷被数字化并以图像文件的格式存这个电荷被数字化并以图像文件的格式存储在电脑上储在电脑上. .武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-12“Bucket brigade” “Bucket brigade” 模拟模拟雨(光子)水桶(像素)垂直传输带(CCD 列)水平传输带(串行寄存器)计量站(输出

7、放大)武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-13暴光结束后，水桶装的是雨水的样值武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-14传输带开始传输桶. 在垂直传输带上收集的水,被倒进水平传输带上的桶武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-15垂直的传输带停止垂直的传输带停止水平传输带开始传动水平传输带开始传动, ,把每一桶的载荷倒进计量站把每一桶的载荷倒进计量站武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-16在每一个桶被测量后,计量站清空. 准备下一桶的载荷武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-17武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-18武汉理工大学信息工程学院信息工程学院

8、146-19武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-20武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-21武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-22一组新空桶放在水平传输带上, 重复上述过程武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-23武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-24武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-25武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-26武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-27武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-28武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-29武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-30武汉理工大学信息工

9、程学院信息工程学院146-31武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-32武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-33武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-34武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-35武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-36CCD CCD 结构结构 CCD CCD 是一个二维的是一个二维的MOSMOS电容的阵列电容的阵列 电荷存储在电荷存储在MOSMOS电容的耗尽层电容的耗尽层 CCDCCD中通过控制电容门极上的电压来实现中通过控制电容门极上的电压来实现电荷从一个电容到另外一个电容的移动电荷从一个电容到另外一个电容的移动 ，所以也称之为所以也称之为

10、charge-coupledcharge-coupled device device 由电荷探测放大器探测电荷包的出现，输由电荷探测放大器探测电荷包的出现，输出能够被处理的电压出能够被处理的电压 CCDCCD是串行设备，电荷包一次读一个是串行设备，电荷包一次读一个武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-37CCD CCD 结构结构- 1- 1电荷运动电荷运动串行串行( (水平水平) )寄存器寄存器平行平行( (垂直垂直) )寄存器寄存器像素像素图像区域图像区域( (暴光区暴光区) )输出放大遮蔽区域 (不暴光区域)武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-38CCD CCD 结构结构-

11、2- 2一个像素一个像素隔离器隔离器透明水平电极透明水平电极用来区分垂直用来区分垂直方向的像素方向的像素在读阶段用产在读阶段用产传输电荷传输电荷平面图截面图截面图电极电极绝缘氧化物绝缘氧化物n-n-型半导体型半导体p-p-型半导体型半导体武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-39全帧传输Full-Frame CCDFull-Frame CCDChargemotionChargemotionImagearea=parallelregistersMaskedarea=serialregister武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-40帧传输帧传输Frame-Transfer CCDF

12、rame-Transfer CCDImageareaStorage(masked)areaSerialregisterChargemotion武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-41插行传输Interline-Transfer CCDInterline-Transfer CCDImageareaStorage(masked)areaSerialregister武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-42光电效应 - 1在硅晶体中的原子其电子是以离散的能带分布的: 价带 导带IncreasingenergyValenceBandConductionBand1.12eV武汉理工大学信息

13、工程学院信息工程学院146-43光电效应 - 2- 2光子光子 Hole Electron光子光子武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-44npElectricpotential CCD截面图势井 - 1- 1武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-45npElectric potential电势最大区域电势最大区域势井 - 2- 2武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-46pixel boundary电荷包p-型半导体n-型半导体SiO2绝缘层电极pixel boundaryincomingphotons CCD CCD中电荷的收集 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146

14、-47123+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V图上的时间段图上的时间段123 CCD CCD中电荷的传输武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-48123+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-49123+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-50123+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-51123+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-521

15、23+5V0V-5V+5V0V-5V+5V0V-5V123武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-53性能性能电荷的生成QE量子效率, 暗电流电荷收集全井的容量, 像素大小, 像素的一至性, 缺陷, 扩散 电荷传输电荷传输效率(CTE),缺陷 电荷检测读出噪声(RON), 线性武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-54光吸收波长光吸收波长c:beyondthiswavelengthCCDsbecomeinsensitive.SemiconductorT (K) (ECond EVal) (eV) c (nm)CdS2952.4500CdSe2951.8700GaAs2951.3592

16、0Si2951.121110Ge2950.671850PbS2950.422950InSb2950.186900武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-55(厚)面照射 CCDs 量子效率低 无防反射层n-n-半导体半导体p-p-半导体半导体多晶硅多晶硅 电极电极Incoming photons625m氧化硅绝缘层氧化硅绝缘层武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-56( (薄薄) )背照射背照射 CCDsCCDs 硅的厚度降低到15mm. QE可接近 100% . 制作复杂Incoming photons防反射涂层防反射涂层15mn-n-半导体半导体p-p-半导体半导体多晶硅多晶硅

17、电极电极氧化硅绝缘层氧化硅绝缘层武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-57背照射与面照射背照射与面照射 CCD QECCD QE武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-58CCD工作原理包括：光电转换、信号电荷积累、电荷转移三个过程。四相制Four-PhaseFour-Phase三相制Three-PhaseThree-Phase二相制PseudoTwo-Phase PseudoTwo-Phase Two-Phase Two-Phase武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-59CCDCCD摄像管特点摄像管特点 寿命长：一般为20年左右 成本低：没有机械装配及附属装置 机械性能好：

18、耐震、耐撞 体积小：没有玻璃真空管及电子强等 重合精度高：CCD与镜头固定牢靠、匹配精度高 暂留特性好：适于拍摄运动图像武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-60CCDCCD摄像机摄像机 它分为三片式、二片式和单片式。 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-612 2 电光转换电光转换为什么说摄像管光电转换特性可近似认为是线形为什么说摄像管光电转换特性可近似认为是线形的，而显象管的电光转换特性是非线形的的，而显象管的电光转换特性是非线形的？武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-622液晶显示器（液晶显示器（LCD）（1）液晶及其物理特性所谓液晶，是在某一温度范围内，其状态介于

19、固体与液体之间，呈现出既有液体的流动性，又有晶体的光学各项异性，具有规则性分子排列的有机化合物。它们即不同于不能流动的晶体，也又别于各向同性的液体。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-63（2）液晶显示原理LCD（Liquid Crystal Display）是基于液晶电光效应的显示器件。目前，最常用的是扭曲向列型（TN，Twisted Nematic）LCD。 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-64液晶显示器用的液晶材料，应在常温下即处于液晶状态。液晶显示器件本身不发光，需设外光源。外光源可以是阳光，也可以装在背面的荧光灯。目前，液晶电视机多采用透射式显示方式。透射式显示是

20、利用液晶的电光效应，通过施加信号电压，改变液晶分子的排列，从而改变液晶的光学特性 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-653）LCD的构造 LCD结构，10m左右厚的液晶层（图中紫色层表示）夹于两块玻璃基板的蓝色层表示）之间构成三明治结构，其中玻璃基板上都备有透明电极（图中青色层表示）及分子取向层（图中的配向膜），彩色LCD还在面向观察者一侧加上红、绿、蓝滤光膜，该夹层结构的外围被封接材料密封做成单元结构。而后，在单元的两边贴上偏振片（图中灰色层表示）。这就构成了彩色液晶显示屏武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-66液晶显示屏加上驱动电路和背景光源（图中黄色表示）就构成液晶显示

21、器。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-673.等离子体显示器（等离子体显示器（PDP） 所谓等离子体（所谓等离子体（plasma），是指正负电荷共存，处于电中性），是指正负电荷共存，处于电中性的放电气体的状态。等离子体显示板（的放电气体的状态。等离子体显示板（plasma display panel）是）是利用等离子体放电发光进行显示的平面显示板，它可以看成是由利用等离子体放电发光进行显示的平面显示板，它可以看成是由数百万个微小荧光灯并排构成的。数百万个微小荧光灯并排构成的。（1）基本工作原理）基本工作原理 PDP的工作主要由两个基本过程组成：的工作主要由两个基本过程组成： 气体放电

22、过程。气体放电过程。 利用惰性气体在外加电信号的作用下产生放电，使原子受激利用惰性气体在外加电信号的作用下产生放电，使原子受激而跃迁，发出真空紫外线。而跃迁，发出真空紫外线。 荧光粉发光过程。荧光粉发光过程。 利用气体放电琐事、产生的紫外线，激发光致荧光粉发射可见利用气体放电琐事、产生的紫外线，激发光致荧光粉发射可见 光。光。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-68武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-69武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-701.1.3 1.1.3 电子扫描电子扫描(1).电子束在偏转磁场的作用下发生。(2).在摄像管或显像管的外面的偏转线圈的 磁场方

23、向取决于流过线圈的电流方向。(3).电子束垂直穿过磁场时其偏转方向遵从左 手定则。(4).流过偏转线圈中电流的幅度和方向，决定 着偏转线圈中磁场的强弱和方向， 决定了电子束偏转角度的大小和方向。 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-711 1 逐行扫描逐行扫描是指在图像上从上到下一行紧跟着一行的扫描方式电子束从荧光屏（或靶面）的最左边移到最右边，称其完成一行的正正程扫描程扫描, 在此期间传送图象信号 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-72场扫描锯齿波电流的周期要比行扫描波形周期长得多，电子束在它们共同作用下进行有规律的扫描，屏幕上便出现一条条的亮线，这些亮线常称其为光栅 武汉

24、理工大学信息工程学院信息工程学院146-732 2 隔行扫描隔行扫描隔行扫描隔行扫描方式是将一幅（一帧）电视画面分两场扫描第一场扫描1，3，5，7等奇数行，构成奇数行光栅，称为奇数场奇数场；第二场扫描2，4，6，8偶数行，称为偶数偶数场场。两场光栅重现图像时精确镶嵌，构成一幅完整画面。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-74隔行扫描方式要求每帧扫描总行数为奇数武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-754 4隔行扫描的意义：隔行扫描的意义： 我国电视制式规定，场扫描频率fV为50 Hz50 Hz，每帧图像的扫描行数为625625行行基本的清晰度基本的清晰度。 临界闪烁频率47Hz隔

25、行扫描解决带宽与闪烁感及清晰度的矛盾 场频fV为50Hz ，帧频却为25Hz，图像信号的带图像信号的带宽仅为逐行扫描的一半，大约为宽仅为逐行扫描的一半，大约为5.5MHz左右左右，所以我国规定视频信号带宽按照6MHz分析计算 若采用逐行扫描的话，帧频与场频相等。电视图像信号的最高频率约为1112MMz， 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-761.21.2彩色的基本概念彩色的基本概念 彩色电视是根据人眼的视觉生理特性，利用电信号的方式，来实现彩色景色的分解、变换、传送和再现的过程 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-771.2.11.2.1彩色和光密不可分彩色和光密不可分 武汉

26、理工大学信息工程学院信息工程学院146-78光的特性光的特性 可见光的波长范围有限 波长不同光颜色不同，波长由长到短，呈现的颜色依次为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 单一波长的光称为单色光单色光，两种或两种以上波长的光称为复合光复合光。 太阳的白光中包含了所有的可见光 一组按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫顺序排列的连续光谱。这种单一波长的色光也称谱色光谱色光武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-792.2.物体的颜色物体的颜色 一种是发光体所呈现的颜色 B. 另一种是物体反射或透射的彩色光 物体呈现的颜色与照射它的光源有关 不能从看到的颜色来判断光谱的分布 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院

27、146-803.3.色温和标准光源色温和标准光源当绝对黑体在某一特定绝对温度下，所辐射的光当绝对黑体在某一特定绝对温度下，所辐射的光谱与某光源的光谱具有相同的特性时，则绝对黑谱与某光源的光谱具有相同的特性时，则绝对黑体的这一特定温度就定义为该光源的色温，单位体的这一特定温度就定义为该光源的色温，单位以以K K表示表示 色温并非光源本身的实际温度，而是表征光源色温并非光源本身的实际温度，而是表征光源波谱持性的参量波谱持性的参量 所谓绝对黑体是指既不反射光、也不透射光，而所谓绝对黑体是指既不反射光、也不透射光，而完全吸收入射光的物体，被加热时的电磁波辐射完全吸收入射光的物体，被加热时的电磁波辐射波

28、谱仅由温度决定。波谱仅由温度决定。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-81标准标准白光源白光源A光源：相当于光源：相当于2800 K钨丝灯所发的光。色温为钨丝灯所发的光。色温为 2854K。A光源的光总带着橙红色。光源的光总带着橙红色。B光源：相当于中午直射的太阳光色温为光源：相当于中午直射的太阳光色温为4800 KC 光源：相当于白天的自然光。色温为光源：相当于白天的自然光。色温为 6800K。 C光源的光偏蓝色。它被选作为光源的光偏蓝色。它被选作为NTSC制彩制彩 色电视系统的标准白光源。色电视系统的标准白光源。D 光源：相当于白天平均照明光。因其色温为光源：相当于白天平均照明光。

29、因其色温为 6500 K，故又称，故又称D65光源。光源。PAL制彩色电视制彩色电视 系统的标准白光源。系统的标准白光源。E 光源：是一种理想的等能量的白光源，其色温光源：是一种理想的等能量的白光源，其色温 为为5500 K 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-82武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-831.2.21.2.2视觉特性视觉特性电影、黑白及彩色电视技术，均是利用了人眼视觉的某些特性而实现的。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-842.2.人眼的亮度感觉人眼的亮度感觉人的视觉范围很宽人的视觉范围很宽，能感受到的亮度范围大约从百分之几cd/m2 到几百万cd/m

30、2在不同环境亮度下，人眼对同一亮度的主观感觉也不相同 但在相当大的亮度范围内，可察觉的最小亮度变化与相应亮度之比(Bmin/B)却等于一个常数。 电视重现景像的亮度无需等于实际景物的亮度；只要保持重现图像的对比度，就会有十分逼真的感觉。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-853.3.人的彩色感觉人的彩色感觉 人眼视网膜里光敏细胞:杆状杆状( (夜晚)和锥状和锥状( (白天)A.杆状光敏细胞杆状光敏细胞灵敏度极高但对彩色是不敏感的对彩色是不敏感的。B.锥状细胞既可辨别明暗，又可辨别彩色。锥状细胞既可辨别明暗，又可辨别彩色。锥状细胞:红敏、绿敏和蓝敏红敏、绿敏和蓝敏。对应红、绿、蓝荧光粉？

31、对应红、绿、蓝荧光粉？武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-861.2.31.2.3彩色三要素和三基色原理彩色三要素和三基色原理 彩色三要素彩色三要素 亮度、色调、色饱和度 亮度亮度： 彩色光作用于人眼引起明暗程度的感 觉，用Y表示；亮度与色光的能量及波长有关 色调：色调： 彩色光的颜色类别。 彩色光的色调 彩色物体的色调， 饱和度饱和度：颜色的深浅程度 色度：色度： 色调和饱和度合称为色度色度。 彩色电视系统传输彩色图像，实质上是传输图实质上是传输图像像素的亮度和色度像像素的亮度和色度。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-871. 1.彩色三要素彩色三要素 混色混色单色光的颜色

32、可以由几种颜色的混合光来等效基色光三种不同颜色的单色光按一定比例混合就可以得到自然界中绝大多数色彩，具有这种特性的三个单色光叫基色光基色光，对应的三种颜色称三基色三基色。彩色电视中所采用的三基色分别是红色、绿色彩色电视中所采用的三基色分别是红色、绿色和蓝色。和蓝色。 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-882.2.三基色三基色 三基色原理三基色原理：A. 三基色必须是相互独立的产生。即其中任一 种基色都不能由另外两种基色混合而得到。 B. 自然界中的大多数颜色，都可以用三基色按 一定比例混合得到；或者说中的大多数颜色 都可以分解为三基色。C. 三个基色的混合比例，决定了混合色的色调和

33、饱和度。D. 混合色的亮度等于构成该混合色的各个基色 的亮度之和 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-893.3.混色方法混色方法 空间混色法 时间混色法 生理混色法 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-90色度三角形色度三角形 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-911.2.41.2.4计色制及色度图计色制及色度图 1. 配色实验配色实验 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-92配色方程式：配色方程式： F表示待配色的彩色光的彩色量；（R）（G）（B）三基色单位量1（R）= 1 cd，1（G）= 4.5907cd，1（B）= 0.0601cd；对于等能白光，R

34、 = B = G = 1，即： 其光通量为：)()()(BBGGRRF)( 1)( 1)( 1BGRFE白cd6508. 50601. 015907. 4111白EF武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-93RGBRGB计色制及其色度图计色制及其色度图：RGB计色制： 以（R）、（G）、（B）为单位量，用配色方程 进行彩色量度和计算的系统 彩色质的区别决定于色调和饱和度，即色度。三基色相对系数三基色相对系数r r、g g、b b： m = R + G + B ，则r、g、b分别为： 因为R、G、B三个色系数的比例关系与r、g、b的比例关系相同，所以它们都可以表示同一彩色的色度，且只要知道

35、其中两个的值，就可以确定第三个的值。 mBbmGgmRr1bgr武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-94 （CIE）以由物理手段产生的谱色光作为三基色，红基色光的波长为700nm，绿基色光的波长为546.1nm，蓝基色光的波长为435.8nm。物理三基色 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-95计算三基色XYZ计色制的三基色单位量为（X）（Y）（Z），不代表实际彩色，也不能通过物理三基色相混合而得到，只能由计算求得计算三基色具有如下特点：a. 可根据F = X(X) + Y(Y) + Z(Z)方程式配出实 际颜色，且三个色度系数X、Y、Z均不为负。b. 规定系数Y在数值上等于彩

36、色光的全部亮度，合 成光的色度仍由X、Y、Z三个系数的比值决定c. 当X=Y=Z时，仍然代表E白 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-96根据计算三基色的特点，可求出两种计色制三基色单位量及三基色系数之间的对应关系。三基色相对色系数x、y、z： 设X + Y + Z = M，则x、y、z分别为： 所以 x+ y + z = 1，同样可在x-y平面直角坐标系中描绘出XYZ色度图。 )(1786. 0)(0157. 0)(0828. 0)()(0025. 0)(2524. 0)(1578. 0)()(0009. 0)(0912. 0)(4158. 0)(BGRXBGRYBGRXBGRXBG

37、RYBGRX5943. 50565. 00000. 00601. 05907. 40000. 11300. 15718. 17609. 2mZzmYymXx/武汉理工大学信息工程学院97武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-98三基色，在色度图上应能包含尽量大的面积，而且与之对应的三基色荧光粉还应具有较高的发光效率 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-99 3 3亮度方程亮度方程(1). 在XYZ计色制中，只有Y代表亮度 PAL制延用了NTSC的亮度方程式， BGRY0601. 05907. 40000. 1BGRY11. 059. 03 . 0武汉理工大学信息工程学院信息工程学

38、院146-1001.2.51.2.5色彩图像的摄取与重现色彩图像的摄取与重现 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-101武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-1022.2.彩色图像的重现彩色图像的重现 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-1031.2.61.2.6系统分解力与图像清晰度系统分解力与图像清晰度 电视图像的分解力通常用能分辨黑白相间线条的线数来表示。 500线清晰度，则表示可以分辨黑白相间的线条的总数为500条，即黑白相间的线条各250条。 电视的分解力分为垂直（方向）分解力和水平（方向）分解力武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-1041. 1.垂直分

39、解力垂直分解力 每帧扫描行数Z，垂直分解力M理想条件下，M= Z。总是有MZ。图像总是具有一定的随机性M= kZ。通常k=0.76，则M=427线。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-1052.2.水平分解力水平分解力 水平分解力N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。 电子束在垂直方向上象素是不连续的，水平方向每一行的扫描则是连续进行的。 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-106武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-107电子束截面的直径d越小图像的水平分力就会越高，画面转换的效率将会降低，电子束截面的直径d一般以扫描的行距相等为宜，水平分辨力与垂直

40、分辨力相同（单位长度上），试验证明此时的图像质量最佳。在画面宽高比为4:3时， 线58334MN武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-108 (1). (1). 任何景物都有一定的背景亮度，反映在任何景物都有一定的背景亮度，反映在图像信号上就是信号的直流分量，也就是说图像图像信号上就是信号的直流分量，也就是说图像信号最低频率是直流。可见只要知道了图像信号信号最低频率是直流。可见只要知道了图像信号的最高频率，就可以确定图像信号的带宽。的最高频率，就可以确定图像信号的带宽。MHzTNtfHSd6 . 5105225832216max图像信号的带宽图像信号的带宽：(2). 图像信号的最高频率应

41、出现在传输一幅全是细节图象的情况下。电子束扫描第个像素的时间为td=THS/N武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-109 人眼视觉特性的研究表明，人眼对黑白图像的细节有较高的分辨力，而对彩色图像的细节分辨力较低，这即所谓的“彩色细节失明”。大面积着色原理大面积着色原理 在彩色图像传送过程中，只有大面积部分需要在传送其亮度信息的同时还必须传送其色度成分。颜色的细节部分(对应于信号的高频部分)，可以用亮度信号来取代。这种方法又常称为“高频混合原理”。我国电视色度信号的频带宽度为1.3MHz。MHzMHzMYzMHzYRYYR63 . 13 . 10603 . 10)(武汉理工大学信息工程学

42、院信息工程学院146-110将色度信号的频谱移动半行频（fH/2）的奇数倍使色度信号的频谱与亮度信号的频谱错开不能移动亮度信号的频谱实现的办法是，选择一个合适的载频fSC （色度副载波） ，将色度信号调制在这个副载波上. 彩色电视信号中的亮度信号频谱占有6MHz不能把色度信号直接与亮度信号混合2.1.32.1.3频谱交错原理频谱交错原理 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-111武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-112基色信息中都含有亮度信息通常选择不反映亮度信息的信号传送色度信息，色差信号(R-Y)、(G-Y)和(B-Y)只传一个亮度信号和两个色差信号彩色电视系统传送亮度信

43、号 Y 和色度信息F （R、G、B）亮度方程Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B只要在传送Y 加上三个基色中的任意两个即可。2 22 2 亮度信号与色差信号亮度信号与色差信号武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-1132 22 21 1 亮度、色差与亮度、色差与R R、G G、B B的关系的关系 由亮度方程： Y =0.30R + 0.59G + 0.11B 可得色差信号： R-Y=R -（0.30R + 0.59G + 0.11B） =0.70R - 0.59G - 0.11B G-Y=G -（0.30R + 0.59G + 0.11B） = - 0.30R + 0.41

44、G - 0.11B B-Y=B -（0.30R + 0.59G + 0.11B） = - 0.30R - 0.59G + 0.89B 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-114已知(R - Y)和(B - Y)可以求得(G-Y)。 令：Y =0.30Y + 0.59Y + 0.11Y，与亮度方程相减： 0.30（R-Y）+ 0.59（G-Y）+ 0.11（B-Y）=0 得： 传送Y、 R-Y、 B-Y (R-Y)+Y =R ，(G-Y)+Y =G ，(B-Y)+Y =B，传送彩色图像时，三基色电压传送彩色图像时，三基色电压R R、G G、B B不相同，不相同，若三个值都不为零，则说明该

45、被传送的彩色是非若三个值都不为零，则说明该被传送的彩色是非饱和色，饱和色，武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-115标准彩条亮度与色差信号的波形与特点标准彩条亮度与色差信号的波形与特点 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-116100%幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值 75%幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-1176.6.色度信号与色同步信号色度信号与色同步信号为了实现频谱交错，须将色差信号调制到副载波上。而色差信号有两个(R-Y和B-Y)，若分别调制到不同的副载波上，同时传输时会使带宽增加，所以需要进

46、行编码处理，处理方式的不同从而产生了不同的彩色电视制式。 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-118色度信号的形成色度信号的形成 在NTSC制中，它是将正交调幅与平衡调幅结合起来，将两个色差信号分别对相位正交的两个副载波进行平衡调幅，由此而得到已调信号，称其为色度信号 1调幅（AM）Amplitude Modulation tUucostUusscscos武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-119tUtUtUttUtUttUUtuUusssssssssss)cos(21)cos(21coscoscoscoscos)cos(cos)(1U21U21武汉理工大学信息工程学院信息工程

47、学院146-120平衡调幅tUtUtUuSSS)cos(21)cos(21coscos2武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-121正交调幅正交调幅 将两个调制信号分别对频率相等、相位相差90的两个正交载波进行调幅，然后再将这两个调幅信号进行矢量相加（频带宽度没有增加），这一调制方式称正交调幅。正交平衡调幅正交平衡调幅两个调制信号分别对正交的两个载波进行平衡调幅 彩色电视系统应用了正交平衡调幅的方式用一个副载波便实现对两个色差信号的传输武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-122色度信号的形成色度信号的形成 适当的幅度压缩 U = 0.493(B-Y) U = 0.493(B-Y)

48、 V = 0.877(R-Y) V = 0.877(R-Y) 压缩系数 对两个正交副载波sinSCt和cosSCt进行平衡调幅 FU = UsinFU = UsinSCSCt t 蓝色度分量蓝色度分量FV = VcosFV = VcosSCSCt t 红色度分量红色度分量 色度信号色度信号 F = FU + FV = U sinF = FU + FV = U sinSCSCt + V cost + V cosSCSCt t 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-123 F亦可用矢量表示，称彩色矢量 色度信号的振幅Fm和相角j当色度信号的相位发生变化时，会引起色调变化；当色度信号的振幅发生

49、变化时，会引起饱和度变化 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-124正交平衡调幅色地信号形成框图副载波发大U平衡调幅工V平衡调幅90度移相UVsinsctsinsctcossctFvFu武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-125在同步解调过成中，需要一个与发送端同频、在同步解调过成中，需要一个与发送端同频、同相的副载波。因此需要在发送端发送彩色全电同相的副载波。因此需要在发送端发送彩色全电视信号的同时发出一个能反映发送端副载波频率视信号的同时发出一个能反映发送端副载波频率与相位信息的信号，即色同步信号。与相位信息的信号，即色同步信号。色同步脉冲武汉理工大学信息工程学院信息工程学

50、院146-126彩条图像对应的信号波形及矢量彩条图像对应的信号波形及矢量利用公式 Y+Fm 所得彩色视频信号的电平变化范围已大大地超过了黑白视频信号的电平变化范围 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-127100%彩条信号情况下，取峰值白色电平与黑色电平差为1，图象信号最大摆动范围不得超过峰值白色电平与黑色电平以外0.33. U = x1（B-Y） V = x2（R-Y） 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-128 带入黄条数据： 带入青条数据联立求解得：x1 = 0.493 x2 = 0.87733. 1)()(2221YRxYBxY 33. 111. 0)89. 0(89.

51、 02221xx33. 1)70. 0(3 . 070. 02221xx武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-129彩条矢量图彩条矢量图：彩条矢量图：1. 1. 它以矢量方位它以矢量方位表示色调；表示色调；2. 2. 以矢量大小表以矢量大小表示饱和度。示饱和度。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-1302.4 NTSC制色差信号及编码、解码过程人眼对红、黄之间颜色约分辨力最强；而对蓝、品（紫）之间颜色的分辨力最弱 National Television System Committee I轴表示人眼最为敏感的色轴，而以与之垂直的Q轴表示最不敏感的色轴 武汉理工大学信息工程学院信息

52、工程学院146-131在平衡调制之前，对被压缩的色差信号在平衡调制之前，对被压缩的色差信号U U、V V进行一定的变换，即产生进行一定的变换，即产生I I、QQ信号。信号。I I信号带宽为：信号带宽为：-1.5-1.50.5MHz0.5MHz；QQ信号带宽为：信号带宽为：-0.5-0.50.5MHz0.5MHz。I I、QQ信号与信号与U U、V V信号之间的关系为：信号之间的关系为：0000Vcos33-Usin33IVsin33Ucos33Q将U、V信号变换为Q、I信号I信号不对称边带：+0.5MHz -1.5MHzQ信号：0.5MHz0.32B0.28G0.6RI31. 052. 021

53、. 0QBGRU = 0.493(B-Y) V = 0.877(R-YU = 0.493(B-Y) V = 0.877(R-Y) ) 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-132NTSCNTSC制频带分配谱图制频带分配谱图-1.25 0 fsc 4.5 MHz伴音载频图像载频QI2 24 43 NTSC3 NTSC制的主要参数及性能制的主要参数及性能武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-133fv=59.94Hzfv=59.94Hz；f fH H=15734Hz=15734Hz；每帧每帧525525行；行；图像信号带宽为图像信号带宽为4.2MHz4.2MHz；伴音与图像载频之差为伴音与图像载频之差为4.5MHz4.5MHz；fsc=3.579MHzfsc=3.579MHz。I I信号带宽为：信号带宽为：-1.5-1.50.5MHz0.5MHz；QQ信号带宽为：信号带宽为：-0.5-0.50.5MHz0.5MHz。武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-134 2主要特点 (1) 色度信号编、解码方式最简单。 (2) 容易实现亮、色度信号的分离? (3) 无影响图像质量的行顺序效应。 (4) 色度信号的相位失真对重现图像的色 调影响大，相位敏感性 。 武汉理工大学信息工程学院信息工程学院146-1352.5 PAL制及其编、解码过程PALPAL制是在制是在NTSCN