第1章__电视基础知识及绪论

1、数字电视原理数字电视原理授课人: 桂 林电话箱:susan_ 使用教材：使用教材：1、电视原理与现代电视系统电视原理与现代电视系统裴昌幸等裴昌幸等 编编西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社2、数字电视原理与应用数字电视原理与应用姜秀华等编姜秀华等编人民邮电出版社人民邮电出版社 课程安排课程安排课时安排：课时安排：32课时课时参考教材：参考教材：电视原理与接收技术电视原理与接收技术 唐薇娟唐薇娟 西电出版社西电出版社 数字电视原理数字电视原理 余兆明余兆明 西电出版社西电出版社考核：考试成绩考核：考试成绩70% 平时成绩平时成绩30%（到课、作业、课堂提问）（到

2、课、作业、课堂提问）电视原理与现代电视系统电视原理与现代电视系统第第1章章 电视基础知识电视基础知识第第2章章 彩色电视制式与彩色电视信号彩色电视制式与彩色电视信号 第第3章章 广播电视系统广播电视系统第第4章章 电视接收系统电路分析电视接收系统电路分析 第第5章章 有线电视系统有线电视系统第第6章章 数字电视与高清晰度电视数字电视与高清晰度电视 绪绪 论论数字电视原理与应用数字电视原理与应用第第1章章 数字电视信号参数及演播标准数字电视信号参数及演播标准第第2章章 图像压缩编码原理图像压缩编码原理第第3章章 视频压缩标准视频压缩标准第第4章章 信道编码信道编码 第第5章章 数字基带传输与数字

3、调制数字基带传输与数字调制第第6章章 数字视频广播系统数字视频广播系统绪绪 论论电视原理与现代电视系统电视原理与现代电视系统 绪绪 论论电视技术电视技术 20世纪人类最伟大的发明世纪人类最伟大的发明之一之一应用电视系统应用电视系统电视技术的发展历程电视技术的发展历程我国电视事业的我国电视事业的发展发展一、电视技术是一、电视技术是2020世纪人类最伟大的发明之一世纪人类最伟大的发明之一 1 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人类进行信息传播变革中影响最大的研究成果 电视是电视是大众传媒的主要载体大众传媒的主要载体，它，它“声像声像”并茂、色彩兼备，远距并茂、色彩兼备，远距离传

4、送，不受文化、年龄的限制，面向社会，深入家庭，成为最具活力离传送，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的大众传播工具。电视已形成了独特的“电视文化电视文化”，在某种程度上改，在某种程度上改变了人们的思想观念和生活方式。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。足的异域可以一览无余。 2 2电视技

5、术是电视技术是现代科学技术现代科学技术最先进研究成果的最先进研究成果的集合体集合体 电视技术是电视技术是2020世纪先进的电子科学技术的一项重大成果世纪先进的电子科学技术的一项重大成果。 现代电视技术集现代电视技术集电子学、大规模集成电路、光学、电磁电子学、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、人学、材料科学、卫星技术、数字信号处理、色彩学、人类视觉科学类视觉科学等多学科成果于一身的等多学科成果于一身的综合性技术综合性技术。 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支柱产业

6、之一。 二、电视技术的发展历程二、电视技术的发展历程 1 1电视的诞生电视的诞生 ( (黑白电视黑白电视) )P.NipkowP.Nipkow “尼普柯夫圆盘尼普柯夫圆盘”上上螺旋形排列着一些孔洞，当这个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，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，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序扫描紧挨着的那部分图像，直到完

7、整的图像全部被扫描。描。 18831883年年圣诞节，德国电气工程师尼普柯夫圣诞节，德国电气工程师尼普柯夫（P.NipkowP.Nipkow）用他发明的）用他发明的“尼普柯夫圆盘尼普柯夫圆盘”使用使用机械扫描机械扫描方法，作了首次发射图像传送的实验。每幅画面有方法，作了首次发射图像传送的实验。每幅画面有2424行扫行扫描线，图像相当模糊。描线，图像相当模糊。 19231923年年，美籍俄国人兹沃尔金（，美籍俄国人兹沃尔金（V.K.ZworykinV.K.Zworykin）发明静电积贮式摄像管，后）发明静电积贮式摄像管，后来又来又发明电子扫描式显像管发明电子扫描式显像管，这是近代电视摄像术的先驱

8、。在，这是近代电视摄像术的先驱。在1929 1929 年年1111月月1818日，日，Zworykin Zworykin 示范他的全部电子电视接收器。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年前后使用电视显象管和摄像管 19081908年年，英国肯培尔，英国肯培尔. .斯文顿、俄国罗申克夫提出斯文顿、俄国罗申克夫提出电子扫描原理，电子扫描原理，奠定了近代奠定了近代电视技术的理论基础。电视技术的理论基础。V.K.Zworykin(V.K.Zworykin(兹沃尔金兹沃尔金) 1927 192719291929年，贝尔德通过电话电缆首次进行机电式电年，贝尔德通过电话电缆

9、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。电视节目。 19361936年年1111月月2 2日日是一个值得纪念的日子，位于英国市郊的是一个值得纪念的日子，位于英国市郊的亚历山大宫的亚历山大宫的英国广播公司电视台英国广播公司电视台开始正式播出。这是世界开始正式播出。这是世界上上第一座正式开播的电视台第一座正式开播的电视台，人们把这一天作为电视事业的，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，开端。英国正式开播的电视在开始时仍为机电系统，4 4个月后个月后被被电子系统电子系统取代。

10、取代。 19411941年年，美国国家电视标准委员会确定美国的，美国国家电视标准委员会确定美国的电视技术标准电视技术标准为每秒为每秒3030帧、帧、每帧每帧525525行。（就每帧行数和场频来说，现行电视标准主要有行。（就每帧行数和场频来说，现行电视标准主要有525525行行/60/60帧和帧和625625行行/50/50帧两种）同年帧两种）同年7 7月月1 1日，美国联邦通信委员会正式批准建立美国第一日，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座电视台全国广播公司的纽约WNBTWNBT电视台。电视台。RCA TRK 9 1939( 美国美国) RCA TRK 12 1

11、939( 美国美国) 2 2电视图像的彩色化电视图像的彩色化 美国美国是世界上是世界上最早播出彩色电视最早播出彩色电视节目的国家。节目的国家。 19531953年，美国国家电视制式委员会提出年，美国国家电视制式委员会提出NTSCNTSC制。制。 19561956年，法国提出年，法国提出SECAMSECAM制。制。 19601960年，联邦德国提出年，联邦德国提出PALPAL制。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际上便形成了3 3种彩色电视制式同时并存局面种彩色电视制式同时并存局面。 目前世界上采用目前世界上

12、采用PALPAL制的国家最多。制的国家最多。中国所采用的电视制式中国所采用的电视制式为为PAL/DPAL/D，国家标准为：每帧扫描，国家标准为：每帧扫描625625行，每秒行，每秒2525帧。帧。 3 3卫星广播电视的出现卫星广播电视的出现 1962 1962年，美国发射年，美国发射“电星一号电星一号”通信卫星，进行了横跨大西通信卫星，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。许多限制。 19641964年，国际通信卫星组织的第一颗商用通信卫星年，国际通信卫星组织的第一颗商用通信卫星“国际通国际通信卫星一

13、号信卫星一号”启用，使世界正式进入了卫星通信时代，国际间启用，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。进行电视节目的传送和转播成为现实。 19691969年年7 7月月2020日日阿波罗阿波罗1111号的整个号的整个登月过程就是通过卫星传登月过程就是通过卫星传送送4949个国家个国家，有，有7.27.2亿人同时收看到了这个节目。亿人同时收看到了这个节目。 4 4高清晰度电视高清晰度电视(HDTV)(HDTV)与数字电视与数字电视(DTV)(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面同

14、电影(35mm)(35mm)相比还显得很粗糙，这是因为目前构成电视画面相比还显得很粗糙，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高清晰度电视（HDTVHDTV）。）。 高清晰度电视的高清晰度电视的“高清晰度高清晰度”指与现行电视相比，其指与现行电视相比，其水平和水平和垂直两个方向的图象分辨率都要求提高一倍以上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，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。字环绕音响伴

15、音。真正的家庭影院系统真正的家庭影院系统”！ 现在现在HDTV采用采用16:9的宽高比作为世界标准的宽高比作为世界标准。为了增加。为了增加构成画面的像素提高图像的清晰度，构成画面的像素提高图像的清晰度，HDTV的扫描行数已的扫描行数已达到或超过达到或超过1125行，它是美、日现行电视制式行，它是美、日现行电视制式NTSC的的525扫描行、我国现行的电视制式扫描行、我国现行的电视制式PAL的的625扫描行的二倍左右，扫描行的二倍左右，而且每行扫描的像素也要增加而且每行扫描的像素也要增加2.5倍。倍。 我国我国HDTV标准为标准为19201080i，每帧图像有，每帧图像有207万个像万个像素素 。

16、 19981998年年9 9月月8 8日至日至1212日的日的5 5天时间里，中央电视台利用天时间里，中央电视台利用我国研我国研制成功第一套数字高清晰度电视系统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。字高清晰度电视地面广播传输系统的国家。 国庆国庆5050周年（周年（19991999年）庆典上，我国在北京试播了高清晰年）庆典上，我国在北京试播了高清晰度数字电视度数字电视，试验播出所用发送设备由欧美进口，这次试播的，

17、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，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并在技术标准上实现了ATSCATSC和和DVBDVB（美、欧两大阵容）标准兼容。（美、欧两大阵容）标准兼容。 数字电视数字电视(DTV)(DTV)包括包括普及型数字电视普及型数字电视(DPTV(DPTV， 352352288i288i，约约300300电视线电视线) )、标准清晰度数字电视标准清晰度数字电视(SDTV (SDTV ，704704576i576i或或720720480i480i，约，约500500电视线，相当

18、于电视线，相当于DVDDVD标准标准) )和和高清晰度数字电高清晰度数字电视视(HDTV (HDTV ，192019201080i1080i，约，约10001000电视线电视线) )，均采用，均采用MPEG-2/1数数字压缩技术。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，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在目前模拟电视的一个频道内可以同时播可以同时播4 4套（或更多）标准清晰度节目套（或更多）标准清晰度节目。目前我国各省级电。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

19、用视台的通过卫星传送的电视节目均是采用MPEG-2数字压缩的标数字压缩的标准清晰度数字电视准清晰度数字电视( (SDTVSDTV) )电视节目。电视节目。三、我国电视事业的发展三、我国电视事业的发展 19581958年年5 5月月1 1日，中国第一座电视台中央电视台日，中国第一座电视台中央电视台（早期称（早期称北京电视台，北京电视台，19781978年年5 5月月1 1日改称现名）日改称现名）使用二频道试播黑白使用二频道试播黑白电视，电视，9 9月月2 2日正式播出日正式播出。19581958年年7 7月，又研制出中国第一辆月，又研制出中国第一辆3 3信道电视转播车。中央电视台开播后不久，从苏

20、联进口了信道电视转播车。中央电视台开播后不久，从苏联进口了200200部黑白电视机，以后部黑白电视机，以后天津广播器材厂天津广播器材厂很快试制出很快试制出“北京北京”牌电视机。牌电视机。 1960年年5月月1日在北京建成了第一个彩电试验台日在北京建成了第一个彩电试验台，用，用NTSC制进行了试播。但后来也由于国民经济暂时困难而制进行了试播。但后来也由于国民经济暂时困难而“下马下马”。1969年彩电研究二度开展并决定暂用年彩电研究二度开展并决定暂用PAL制制（1982年正式决定年正式决定PAL/D制为中国彩色电视的标准制式）。制为中国彩色电视的标准制式）。1973年年5月月1日，中央电视台用日，

21、中央电视台用8频道在北京地区试播，同年频道在北京地区试播，同年10月月1日正式播出。日正式播出。 从从1977年年7月月25日日起，中央电视台的第一套节目全部改起，中央电视台的第一套节目全部改为为彩色播出。彩色播出。 19991999年年1010月我国所有省级电视台的电视节目全部上星，月我国所有省级电视台的电视节目全部上星，并并基本形成了星、网结合的广播电视传输体系，有线电视用户基本形成了星、网结合的广播电视传输体系，有线电视用户80008000万。万。 到到20002000年，我国拥有电视机年，我国拥有电视机2.52.5亿台，亿台，8 8亿多固定电视观众，亿多固定电视观众，电视人口覆盖率达到

22、电视人口覆盖率达到90%90%。 19991999年年1010月月1 1日，中央电视台高清晰度电视试播成功。日，中央电视台高清晰度电视试播成功。 到到19971997年，我国已形成年产彩色电视机年，我国已形成年产彩色电视机30003000万台的生产能万台的生产能力，出口量力，出口量500500万台。产品质量和技术水平已进入国际先进行万台。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列，平均无故障工作时间已达1.51.5万小时。万小时。彩电总体国产化率彩电总体国产化率达到达到80%80%以上，国内市场占有率已超过以上，国内市场占有率已超过90%90%。 四、应用电视系统四、应用电

23、视系统 广播电视广播电视 应用电视应用电视 广播电视：广播电视：指用于广播的电视。指用于广播的电视。 主要用途主要用途: :大众传播媒介，提供电视节目，广播电视。大众传播媒介，提供电视节目，广播电视。 应用电视应用电视: :广播电视之外的所有电视的统称，也称广播电视之外的所有电视的统称，也称非广播电非广播电视或闭路电视视或闭路电视（Closed Circuit Television-Closed Circuit Television-CCTVCCTV）。）。 主要在工业中应用，多称为主要在工业中应用，多称为工业电视工业电视，后来大量普及地使用，后来大量普及地使用于商场、饭店、银行、车站等地，用

24、于安全防范、监视控制的目于商场、饭店、银行、车站等地，用于安全防范、监视控制的目的，遂被称为的，遂被称为监控电视监控电视。 电视电视电视原理与现代电视系统电视原理与现代电视系统第第1章章 电视基础知识电视基础知识第第2章章 彩色电视制式与彩色电视信号彩色电视制式与彩色电视信号 第第3章章 广播电视系统广播电视系统第第4章章 电视接收系统电路分析电视接收系统电路分析 第第5章章 有线电视系统有线电视系统第第6章章 数字电视与高清晰度电视数字电视与高清晰度电视 绪绪 论论第第1章章 电视基础知识电视基础知识1.1 电子扫描电子扫描1.2 黑白全电视信号黑白全电视信号1.4 显像管及其附属电路显像管

25、及其附属电路1.3 彩色的基本概念彩色的基本概念1.0 广播电视系统的组成广播电视系统的组成广播电视系统的组成广播电视系统的组成第第1章章 电视基础知识电视基础知识广播电视系统广播电视系统 组成组成摄像机、电视发射机、电视发射摄像机、电视发射机、电视发射 / 接收天线接收天线 和电视接收机等。和电视接收机等。 电视电视是根据人眼的视觉暂留特性和视觉心理，运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。法和技术。第第1章章 电视基础知识电视基础知识工作过程工作过程： 1. 视频信号的形成视频信号

26、的形成 景物景物 摄像机光电转换摄像机光电转换 图象信号图象信号 加上加上 同步和消隐信号同步和消隐信号 视频信号视频信号 视频信号视频信号（对图象载频）（对图象载频）幅度调制幅度调制 伴音信号伴音信号（对伴音载频）（对伴音载频）频率调制频率调制 高频电视信号高频电视信号 天线发射天线发射 2. 电视信号的发送电视信号的发送3.电视接收电视接收 电视机电视机接收天线接收天线 高频电视信号高频电视信号 放大处理放大处理 解调恢复解调恢复 视频信号视频信号 显象管重现显象管重现图象图象 伴音信号伴音信号 喇叭发出喇叭发出声音声音无线电视广播系统原理方框图第第1章章 电视基础知识电视基础知识1.1

27、电子扫描电子扫描1.2 黑白全电视信号黑白全电视信号1.4 显像管及其附属电路显像管及其附属电路1.3 彩色的基本概念彩色的基本概念1.0 广播电视系统的组成广播电视系统的组成 1.1.1 像素的概念像素的概念1. 像素像素：组成图像的元素组成图像的元素。 一幅平面图像，根据人眼对细一幅平面图像，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。看成是由许许多多的小单元组成。在图像处理系统中，这些在图像处理系统中，这些组成画面组成画面的细小单元称为的细小单元称为像素像素。 像素越小，像素越小，单位面积上的像素单位面积上的像素数目就越多，由其构

28、成的数目就越多，由其构成的图像就越图像就越清晰。清晰。 1.1 电子扫描电子扫描概念概念第第1章章 电视基础知识电视基础知识 黑白平面图像黑白平面图像特征参量是特征参量是亮度亮度。 组成黑白画面的每个组成黑白画面的每个像素像素，不但有各自确定的，不但有各自确定的几何位置几何位置，而且它们各自还呈现着不同的亮度而且它们各自还呈现着不同的亮度空间函数空间函数； 又由于是又由于是活动图像活动图像，因而每个在确定位置上的像素其，因而每个在确定位置上的像素其亮亮度又随时间不断地变化度又随时间不断地变化着着像素的亮度又是像素的亮度又是时间的函数时间的函数。 可见，可见，像素亮度既是空间（二维）函数，同时又

29、是时间像素亮度既是空间（二维）函数，同时又是时间函数。函数。2图像帧图像帧 电视系统中把构成电视系统中把构成一幅图像一幅图像的的各像素传送一遍各像素传送一遍称为进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。素组成。 3并行传输并行传输 （无法实现）（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，恢复出原同时传送出去；接收端接收后

30、又同时进行转换，恢复出原发送信号。发送信号。4 串行传输串行传输（实际应用）（实际应用） 根据人的根据人的视觉惰性视觉惰性，可把组成一帧图像的各个像素的亮度，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（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。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。足够快，人眼就会感到重现图像是同时出

31、现的，而无顺序感。 5顺序转换的实现顺序转换的实现 扫描扫描 将组成一帧图像的像素，按顺序转换成电信号的过程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）（或逆过程）称为称为扫描扫描。扫描的过程和我们读书时视线。扫描的过程和我们读书时视线从从左到右、自上而下左到右、自上而下依次进行的过程类似。从左至右的扫描依次进行的过程类似。从左至右的扫描称为称为行扫描行扫描；自上而下的扫描称为；自上而下的扫描称为帧帧(或场或场)扫描扫描。电视系统。电视系统中，扫描多是由电子枪进行的，通常称其为中，扫描多是由电子枪进行的，通常称其为电子扫描电子扫描。 通过通过电子扫描与光电转换电子扫描与光电转换，

32、就可以把反映一幅图像亮度，就可以把反映一幅图像亮度的的空间与时间的函数，空间与时间的函数，转换为转换为只随时间变化的单值函数只随时间变化的单值函数（电（电信号），从而实现平面图像的顺序传送。信号），从而实现平面图像的顺序传送。 广播电视采用广播电视采用顺序传送顺序传送的方法传送图象。的方法传送图象。像素的顺序传送具有以下两个像素的顺序传送具有以下两个特点特点: (1) 要求传送要求传送速度快速度快。 (2) 传送要传送要准确准确，收发，收发同步同步。 顺序传送像素示意图空间顺序空间顺序 时间顺序时间顺序 发送端发送端从左到右从上到下顺序从左到右从上到下顺序取出各象素的信息通过传取出各象素的信息

33、通过传输通道输通道传送传送出去出去; 接收端亦接收端亦从左到右从上到下顺序（与发送从左到右从上到下顺序（与发送端一一对应地）端一一对应地）把各象素的信息把各象素的信息重现重现出来。出来。 要使重现的图象是连续的，根据人眼的要使重现的图象是连续的，根据人眼的视觉惰性视觉惰性，传送，传送图象必须图象必须迅速迅速；而且要求接收端的顺序；而且要求接收端的顺序传送与发送端同步传送与发送端同步。 1.1.2 光电与电光变换光电与电光变换 电视图像的转换：电视图像的转换： 在发端在发端: 光电转换器件光电转换器件摄像管摄像管; 在收端在收端: 电光转换器件电光转换器件显像管显像管。 1. 摄像管与光电转换摄

34、像管与光电转换 光电导摄像管光电导摄像管： 属电真空器件。它主要由镜头、光电属电真空器件。它主要由镜头、光电靶、聚焦线圈和偏转线圈组成。靶、聚焦线圈和偏转线圈组成。 作用：作用： 光信号光信号 电信号电信号第第1章章 电视基础知识电视基础知识光电导摄像管 摄像管的灯丝对阴极加热，阴极发射电子束。在加速极阳极和聚焦偏转线圈作摄像管的灯丝对阴极加热，阴极发射电子束。在加速极阳极和聚焦偏转线圈作用下，电子束打到光电靶上，把反映在光电靶上景物的光变为图象信号传送出去。用下，电子束打到光电靶上，把反映在光电靶上景物的光变为图象信号传送出去。 光电转换原理示意图 -光电靶上的每一个象素等效为电阻R和电容C

35、。扫描某像素时，像素电容C与管子和外电路形成回路，把C二端充电至E;电子束离开某像素时C通过R放电。光电转换原理：-光照强，像素电阻R小，C放电多，在扫描该像素时，C充电电流大，输出信号电流大。-光照弱，像素电阻R大，C放电少，在扫描该像素时，C充电电流小，输出信号电流小。 2. 显像管与电光转换显像管与电光转换 作用：作用： 用于接收端的用于接收端的图像重现图像重现。 电信号电信号 光信号光信号 组成：组成： 显像管显像管由由电子枪，屏幕和玻璃外壳电子枪，屏幕和玻璃外壳等组成。等组成。工作过程：工作过程： 灯丝对阴极加热，阴极发射电子束。电子束在加灯丝对阴极加热，阴极发射电子束。电子束在加速

36、极，聚焦极，高压阳极和偏转线圈的作用下，电子束从速极，聚焦极，高压阳极和偏转线圈的作用下，电子束从左到右、从上到下顺序打在屏幕上，把加到栅极与阴极之左到右、从上到下顺序打在屏幕上，把加到栅极与阴极之间的间的电信号变为重现在屏幕上的图像电信号变为重现在屏幕上的图像。黑白显像管结构图黑白显像管结构图 显像显像电光转换电光转换原理原理 1. 像素像素亮度变化亮度变化电视信号控制电子电视信号控制电子束强度束强度 2. 像素位置变化像素位置变化偏转线圈驱动电子偏转线圈驱动电子 束在荧光屏上束在荧光屏上扫描扫描 3. 发光发光电子轰击荧光屏，使其发电子轰击荧光屏，使其发 光，光强随电子束的强度而变化光，光

37、强随电子束的强度而变化 4. 成像成像 48Hz 不闪烁不闪烁; 扫描行数扫描行数 500行行 清晰度高清晰度高计算出的电视信号频带宽度计算出的电视信号频带宽度 10MHz。为了压缩频带，又不降低清晰度为了压缩频带，又不降低清晰度，同时，同时避免了闪烁现象，避免了闪烁现象，故采取故采取隔行扫描隔行扫描。 隔行扫描隔行扫描就是就是把一帧图像分成两场来扫把一帧图像分成两场来扫： 1 奇数场奇数场 + 1 偶数场偶数场。 要求要求:偶数场扫描线正好嵌在奇数场扫描线的中间。偶数场扫描线正好嵌在奇数场扫描线的中间。 我国电视标准规定，我国电视标准规定，一帧由两场复合而成，一帧由两场复合而成，25帧帧/秒

38、，秒， 50场场/秒，秒， 625行行/帧，帧， 312.5行行/场场 。 场频为场频为50 Hz， 不会有闪烁现象，不会有闪烁现象， 每帧画面仍为每帧画面仍为625行，行， 图像清晰度未降低，图像清晰度未降低， 而而频带却压缩了一半频带却压缩了一半。 记住！记住！-第一场（第一场（1.3.5行）扫描称行）扫描称奇场奇场，第二场（，第二场（2.4.6）扫描）扫描称称偶场偶场，两场合成一幅完整光栅（一帧图像）。，两场合成一幅完整光栅（一帧图像）。tiH(a)(b)t037(c)11 32557911iV4 6 8 1012 1416181113 1517131517910212414616818

39、t隔行扫描波形图 奇场和偶场的图象合成一帧完整的图象奇场和偶场的图象合成一帧完整的图象。隔行扫描如隔行扫描如果出现并行，会使清晰度降低。果出现并行，会使清晰度降低。 隔行扫描存在下列缺点：隔行扫描存在下列缺点： (1) 行间闪烁效应行间闪烁效应 从电视图像整体来看，隔行扫描后图像场频保持在从电视图像整体来看，隔行扫描后图像场频保持在50 50 HzHz，高于临界闪烁频率，高于临界闪烁频率， 观看时不会感觉到闪烁。观看时不会感觉到闪烁。 但当图像中有一行亮线时（假如在奇数行位置），但当图像中有一行亮线时（假如在奇数行位置）， 每秒只出现每秒只出现2525次，次， 低于临界闪烁频率，低于临界闪烁频

40、率， 就会感到闪烁，就会感到闪烁， 这叫这叫行间闪烁行间闪烁。 (2) 并行现象并行现象 隔行扫描两场光栅隔行扫描两场光栅 （嵌套位置不准确引起嵌套位置不准确引起）会重叠）会重叠在一起在一起并行现象并行现象垂直清晰度下降一半。垂直清晰度下降一半。 (3) 垂直边沿锯齿化现象垂直边沿锯齿化现象 当图像上有物体水平方向运动速度足够大时，因隔行当图像上有物体水平方向运动速度足够大时，因隔行分场传送，分场传送，相邻两行在时间上相差相邻两行在时间上相差，结果，结果运动物体图像垂运动物体图像垂直边缘出现锯齿直边缘出现锯齿。锯齿深度就是物体在一场时间内水平方。锯齿深度就是物体在一场时间内水平方向移动的距离。

41、向移动的距离。并行现象示意图并行现象示意图 1.2.1 主体信号主体信号图像信号图像信号 1. 图像信号及其特征图像信号及其特征 图像信号图像信号是由摄像管将明暗不同的景像转变而得的是由摄像管将明暗不同的景像转变而得的电信号。电信号。 作用作用：图像信号是在电子扫描作用下：图像信号是在电子扫描作用下, 由摄像管将明由摄像管将明暗不同的暗不同的景像转换景像转换为相应的为相应的电信号电信号, 然后经信号通道传送然后经信号通道传送给显像管给显像管, 用于用于控制显像管中控制显像管中投射到荧光屏上投射到荧光屏上电子束的强电子束的强弱，来改变图像的明暗变化。弱，来改变图像的明暗变化。 图像信号有正极性和

42、负极性之分。 我国采用负极性信号制。1.2 1.2 黑白全电视信号黑白全电视信号第第1章章 电视基础知识电视基础知识 图像信号(a) 正极性亮度递减信号;(b) 负极性亮度递减信号;(c)(c)一般的负极性图像信号一般的负极性图像信号 黑白图象信号的特点：黑白图象信号的特点：1.相关性：帧间、行间相似 2.单极性：正极性 / 负极性被传送的黑灰白条 视频信号图象信号 图像信号特征图像信号特征: (1) 相关性：相关性：对于一般活动图像对于一般活动图像,相邻两行或相相邻两行或相邻两帧信号间具有较强的邻两帧信号间具有较强的相关性相关性。 (2) 单极性：单极性：图像信号电平的数值总是在零值图像信号

43、电平的数值总是在零值以上或零值以下的一定电平范围内变化的以上或零值以下的一定电平范围内变化的, 它不会它不会同时跨越零值上下两个区域同时跨越零值上下两个区域, 也即具有也即具有单极性单极性特点。特点。 图像信号：图像信号：直流平均值直流平均值 决定决定 背景亮度背景亮度。 记住！记住！2. 图像信号的基本参量图像信号的基本参量 三个重要的参量：三个重要的参量：亮度亮度、对比度对比度和和灰度灰度。 亮度亮度（B）指单位面积的光通量指单位面积的光通量。 光通量的光通量的单位单位是是烛光烛光(cd),亮度的单位是亮度的单位是尼特尼特(nit)或熙提或熙提(sb),它们之间的关系是它们之间的关系是:

44、1sb = 104nit1nit =1cd / m21sb =1cd / cm2 图像亮度图像亮度 = 实际亮度吗？实际亮度吗？ 根据实际要求根据实际要求, , 电视图像平均亮度应不小于电视图像平均亮度应不小于30 cd/m30 cd/m2 2, , 最大亮度应大于最大亮度应大于100cd/m 100cd/m 2 2) )。 显像管的发光亮度显像管的发光亮度上百上百cdcd/ /m m2 2的量级的量级 客观景物客观景物上万上万cdcd/ /m m2 2, , 无法达到实际亮度。无法达到实际亮度。 但由于但由于人眼对背景亮度有很强的适应性人眼对背景亮度有很强的适应性, , 所以只要保持所以只要

45、保持重现图像的重现图像的对比度对比度与与客观景物客观景物对比度对比度相等相等, , 就可以获得与就可以获得与客观景物一样的明暗感觉了客观景物一样的明暗感觉了, , 而完全没有必要重现客观景而完全没有必要重现客观景物的实际亮度。物的实际亮度。 对比度对比度K-客观景物客观景物最大亮度最大亮度Bmax与与最小亮度最小亮度Bmin之比之比。maxminBKB 显然环境越亮显然环境越亮, 电视图像的对比度就越低。重现图像电视图像的对比度就越低。重现图像的的对比度越大对比度越大, 图像的图像的黑白层次就越丰富黑白层次就越丰富, 人眼的感觉就人眼的感觉就越越细腻、柔和。细腻、柔和。 灰色灰色-图像从黑色到

46、白色之间的过渡色的图像从黑色到白色之间的过渡色的统称。统称。 灰度灰度-将这一灰色划分成能加以区别的层次数将这一灰色划分成能加以区别的层次数。 为了鉴别电视机所能恢复原图像明暗层次的程度为了鉴别电视机所能恢复原图像明暗层次的程度, 电视台发电视台发送一个送一个十级灰度信号十级灰度信号。-供电视机进行灰度测试。供电视机进行灰度测试。 实际上实际上, 电视机只要能达到电视机只要能达到六级灰度六级灰度, 就能收看明暗层次较就能收看明暗层次较佳的图像。佳的图像。彩色电视测试图彩色电视测试图灰度测试条灰度测试条 3. 视频信号的频带宽度视频信号的频带宽度 设行扫描正程期设行扫描正程期TSH内扫过的像素内

47、扫过的像素 数为数为N, 于是扫过每个像素需时为于是扫过每个像素需时为 5.6MHz s10522583=2TN=2t1=f6-SHdmax图像信号最高频率对应周期为图像信号最高频率对应周期为2td, 则有则有NT=tSHd 故视频信号的故视频信号的频带宽度为频带宽度为5.6MHz, 通常将其略称为通常将其略称为6 MHz。像素个数像素个数 / 行行行周期：行周期：52 us4 . 图像宽高比图像宽高比 图像宽高比也称幅型比。图像宽高比也称幅型比。 人眼的视觉最清楚的范围：垂直人眼的视觉最清楚的范围：垂直1515、水平、水平2020 屏幕通常为屏幕通常为宽高比为宽高比为4343矩形。矩形。 矩

48、形矩形屏幕的大小屏幕的大小用用对角线长度对角线长度表示。表示。 常用电视机尺寸：常用电视机尺寸：35 cm35 cm（1414英寸）、英寸）、 53 cm53 cm（2121英英寸）、寸）、 74 cm74 cm（2929英寸）、英寸）、3232英寸、英寸、3737英寸、英寸、4242英寸等英寸等。 观看电视的最佳距离分别为2 m、 2.5 m、 3 m、4 m，眼睛应与荧光屏中心处在同一水平线，观看距离约为屏高的三倍。为增强临场感与真实感，还可加大幅型比。例如，高清晰度电视或大屏幕高质量电视要求水平视角加大，幅型比定为169。观看电视的最佳距离观看电视的最佳距离 = ？你知道吗？你知道吗？5

49、. 场频的选择50Hz 主要应考虑不能出现光栅闪烁。 人眼的临界闪烁频率与屏幕亮度、图像内容、观看条件以及人眼的临界闪烁频率与屏幕亮度、图像内容、观看条件以及荧光粉的余辉时间等因素有关，为了不引起人眼的闪烁感觉，荧光粉的余辉时间等因素有关，为了不引起人眼的闪烁感觉，场频应高于场频应高于48 Hz。 随着屏幕亮度的提高，屏幕尺寸的加大，观看距离的变近，随着屏幕亮度的提高，屏幕尺寸的加大，观看距离的变近，场频应相应提高。场频应相应提高。 考虑交流电源对电视图像的影响。 电视接收机电源滤波不良或因杂散电源磁场的影响，交流电源干扰混入视频信号中，都会使图像产生一种垂直方向的明暗变化，或呈现为一二条水平

50、暗条。 当电源频率与场频相同且同步时，这些干扰在图像上是固定不动，只要不太大，眼睛是感觉不出来的； 当电源频率与场频不同时，干扰图形将是移动的，以两个频率的差频向上或向下滚动，俗称“滚道”。 每帧扫描行数的确定：每帧扫描行数的确定： 扫描行数扫描行数决定分解力决定分解力清晰度。清晰度。 在帧频一定时在帧频一定时, 每帧行数越多每帧行数越多, 系统反映图像细系统反映图像细节的能力越强节的能力越强, 但信号占用的但信号占用的频带也加宽频带也加宽。事实上。事实上, 由于由于人眼在一定距离内分辨图像细节能力有一定限人眼在一定距离内分辨图像细节能力有一定限度度, 因此没有必要过份提高每帧行数。因此没有必

51、要过份提高每帧行数。6. 扫描行数 你知道吗？你知道吗？7. 图像的几何特征图像的几何特征 人眼视觉垂直约15、水平约20的矩形。 根据这一特点, 目前各国电视机屏幕都采用矩形,宽高比大多为4 3, 也有采用5 4和5 3、16：9等。 几何失真几何失真-重现图像的形状、大小、相对位置等重现图像的形状、大小、相对位置等与原来景物的不一致程度。与原来景物的不一致程度。水平几何失真系数水平几何失真系数minmaxminmaxHd+d)d-2(d=N 垂直几何失真系数垂直几何失真系数minVminmaxVh+h)h-2(h=N电视机要求电视机要求 NH17%, NV12%。 几何失真几何失真 （伸缩

52、失真）（伸缩失真） 原因原因1：扫描锯齿波电流扫描锯齿波电流非线性引起的非线性引起的 扫描电流与重现图像的关系(a) 无失真; (b) 左伸、右缩失真; （c）上拉、下压失真 几何失真几何失真 （形状失真）（形状失真） 原因原因2：偏转磁场不规则偏转磁场不规则引起的。引起的。 由于偏转线圈绕制和安装不当由于偏转线圈绕制和安装不当, 使磁场方向不规使磁场方向不规则、不均匀及行、则、不均匀及行、 场磁场彼此不垂直等场磁场彼此不垂直等, 则扫描光栅则扫描光栅将产生将产生枕形、枕形、 桶形及平行四边形等几何失真桶形及平行四边形等几何失真。 几何失真系数几何失真系数Ng表示如下表示如下: 水平方向水平方

53、向 重直方向重直方向 电视机要求电视机要求 NgH、NgV均小于均小于3%。 BC+AD)h2(h=NCD+AB)d2(d=N21gV21gH图像几何失真示意图 我国广播电视扫描参数我国广播电视扫描参数我国广播电视采用我国广播电视采用隔行扫描隔行扫描, 主要扫描参数如下主要扫描参数如下: 行频行频: 15 625Hz 场频场频: 50Hz 行周期行周期: 64 s 场周期场周期: 20 ms 行正程时间行正程时间: 52 s 场正程时间场正程时间: 18.4 ms =64287.5行逆程时间行逆程时间: 12 s 场逆程时间场逆程时间: 1.6 ms =6425帧频帧频: 25 Hz 每帧行数

54、每帧行数: 625 ( 可显示可显示 575 ) 帧周期帧周期: 40 ms 每场行数每场行数: 312.5 ( 可显示可显示 287.5 ) 思思 考考 题题No.1 图像信号的特征有哪些？ 两个两个特征特征: (1)相关性相关性:相邻两行或相邻两帧信号间具有较强的相邻两行或相邻两帧信号间具有较强的相似性相似性。 (2)单极性：单极性：图像信号电平的数值总是在零值以上或零值以下图像信号电平的数值总是在零值以上或零值以下的一定电平范围内变化的的一定电平范围内变化的, 它不会同时跨越零值上下两个区域它不会同时跨越零值上下两个区域, 也也即具有即具有单极性单极性特点。特点。 （直流平均值直流平均值

55、决定背景亮度决定背景亮度。）。）参参 考考 答答 案案 思思 考考 题题No.2 图像信号的基本参量有哪些？ 图像信号的图像信号的基本参量：基本参量： 亮度亮度、对比度对比度和和灰度灰度三个参量。三个参量。 亮度亮度-指单位面积的光通量指单位面积的光通量。 对比度对比度-客观景物客观景物最大亮度与最小亮度之比最大亮度与最小亮度之比。 灰度灰度-将灰色划分成能加以区别的层次数。将灰色划分成能加以区别的层次数。参参 考考 答答 案案 思思 考考 题题No.3 视频信号的频带宽度是多少？ 故视频信号的频带宽度为5.6MHz, 通常将其略称为6 MHz。参参 考考 答答 案案电视图像按每帧525行、每

56、行5250.764/3=583像素计算：5.6MHz s10522583=2T1=2t1=f6-SHdmax 思思 考考 题题No.4 我国广播电视扫描参数？ 参参 考考 答答 案案我国广播电视采用隔行扫描我国广播电视采用隔行扫描, 主要扫描参数如下主要扫描参数如下: 行频行频: 15 625Hz 场频场频: 50Hz 行周期行周期: 64 s 场周期场周期: 20 ms 行正程时间行正程时间: 52 s 场正程时间场正程时间: 18.4 ms 行逆程时间行逆程时间: 12 s 场逆程时间场逆程时间: 1.6 ms 帧频帧频: 25 Hz 每帧行数每帧行数: 625 (显示显示575) 帧周期

57、帧周期: 40 ms 每场行数每场行数: 312.5 (显示显示287.5) 1.2.2 1.2.2 辅助信号辅助信号 1 1. . 复合同步信号复合同步信号 电视系统中电视系统中,收、发扫描必须严格同步收、发扫描必须严格同步,即收、即收、发扫描对应的行、场起始和终止位置必须严格一致发扫描对应的行、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否则就会出现画面失真或不稳定现象。 行同步脉冲行同步脉冲场同步脉冲场同步脉冲开槽脉冲开槽脉冲前后均匀脉冲前后均匀脉冲复合同步信号复合同步信号第第1章章 电视基础知识电视基础知识 同步的实质同步的实质保证收发两端保证收发两端扫描步调完全一致

58、扫描步调完全一致。 1. 1. 收发两端扫描的收发两端扫描的行数和场数、像素数应该相同行数和场数、像素数应该相同; ; 2. 2. 收发两端电子束收发两端电子束扫描的位置要一一对应。扫描的位置要一一对应。 即：收发两端电子束扫描规律一致即：收发两端电子束扫描规律一致, ,同频同相同频同相。 同步传送像素示意图空间顺序空间顺序 时间顺序时间顺序 行、场扫描相位不同步产生的图像行扫描不同步时显示图像 行不同步：图象杂乱无章 场不同步：图象上下滚动简单复合同步信号：简单复合同步信号： 行同步脉冲行同步脉冲场同步脉冲场同步脉冲开槽脉冲开槽脉冲前后均匀脉冲前后均匀脉冲复合同步信号复合同步信号简单复合简单

59、复合同步信号同步信号1. 复合同步信号（续复合同步信号（续1）简单复合同步信号简单复合同步信号奇、偶场同步信号之间相隔312.5行-第一场（1.3.5625行）扫描称奇场，第二场（0.2.4.6624）扫描称偶场，两场合成一幅完整光栅（一帧图像）。 行同步信号行同步信号行正程结束行正程结束进入行消隐期发送进入行消隐期发送出的脉冲信号出的脉冲信号立即立即开始行回扫开始行回扫保证保证行扫描行扫描与发送端同步与发送端同步。 叠加在消隐信号上叠加在消隐信号上电平约占全电视信号总电平约占全电视信号总幅度的幅度的 25%25% 脉冲宽度为脉冲宽度为 4.7s4.7s 前沿滞前沿滞后行消隐脉冲前沿约为后行消

60、隐脉冲前沿约为 1.3s1.3s。 场同步信号场同步信号场正程的结束场正程的结束后送出的脉冲信后送出的脉冲信号号开始场回扫开始场回扫确保确保与发端保持场扫同步与发端保持场扫同步。在。在场消隐信号出现后就送出。场消隐信号出现后就送出。 比场消隐信号电平高比场消隐信号电平高 25% 25% 脉宽脉宽规定为规定为160s160s（2.52.5行周期）行周期） 前沿滞后场消隐信号前沿前沿滞后场消隐信号前沿约为约为160s160s。 通常都把场同步脉冲的前沿作为一场的开始, 奇数场结束于半行数处, 偶场开始于半行数处。说明: 行同步宽4.7ss；场同步2.5TH; 行消隐12ss简单复合同步电视信号示意