电视原理第1章第3讲

1、 1. 摄像管光电导摄像管主要由镜头、光电靶、聚焦线圈和偏转线圈组成。（a）行扫描锯齿波电流 （b）场扫描锯齿波电流 8.扫描光栅演示扫描光栅演示.swf12.扫描光栅演示扫描光栅演示.swf扫描电流与重现图像的关系扫描电流与重现图像的关系(a)(a)线性扫描线性扫描, ,图像无失真图像无失真; ;(b)(b)行扫描非线性行扫描非线性, ,产生左伸、右缩的非线性失真产生左伸、右缩的非线性失真; ;原因：速度越快，拖尾越长，下同。也可以将方块看着弹性物体原因：速度越快，拖尾越长，下同。也可以将方块看着弹性物体(c)(c)场扫描非线性场扫描非线性, ,产生上拉、下压的非线性失真产生上拉、下压的非线

2、性失真 扫描电流幅度不足时产生的失真(a)行扫描幅度小;(b)场扫描幅度小7.扫描频率对重现图像的影响.swf 2 2、隔行扫描、隔行扫描（1）隔行扫描的提出隔行扫描的提出要达到人眼要求的最高分解力，扫描行数须在500以上，人眼的临界闪烁频率要求场频须在48Hz以上。按我国标准为625行，50Hz，每行有800个像素，则：黑白电视信号的最高频率达12 MHz，电子线路系统、频率资源都很难满足要求。（2 2）隔行扫描光栅的形成）隔行扫描光栅的形成 奇数行扫描（奇数场）奇数行扫描（奇数场）一帧图象分两次扫描一帧图象分两次扫描 偶数行扫描（偶数场）偶数行扫描（偶数场）隔行扫描重现图像示意隔行扫描重现

3、图像示意根据人眼的视觉特性：一帧图像分两次扫描，每次称为一场，两场合为一帧,即采用隔行扫描方式。活动图像25帧/秒=50场/秒临界闪烁频率=48Hz每场扫描行数 312.5行每帧扫描行数 625行即: 按隔行扫描方式，要求黑白电视信号带宽为：f = 6 MHz 隔行扫描光栅分析隔行扫描光栅分析5.隔行扫描.swf6.奇偶光栅镶嵌示意图.swf隔行扫描应满足的基本要求隔行扫描应满足的基本要求（1）每帧起点相同要求每帧必须为整数行（2）相邻奇偶两场光栅均匀镶嵌，且各场扫描锯齿波波形 一样要求每场存在半行，即每帧必须为奇数行Z=2n+1 我国隔行扫描的基本参数我国隔行扫描的基本参数我国电视扫描标准：

4、 隔行扫描，每帧625行，每帧两场，每场312.5行 帧频：fF=25Hz 场频：fv=50Hz 场周期：Tv=20ms (Tvt=18.4ms， Tvr=1.6ms) 行频：fH=25(帧)625(行)=15625Hz 行周期：TH=64s (THt =52s ，THr =12s) 1.2 1.2 黑白全电视信号黑白全电视信号p主体信号：主体信号：图像信号图像信号p辅助信号辅助信号：复合同步信号复合同步信号复合消隐信号复合消隐信号槽脉冲槽脉冲均衡脉冲信号均衡脉冲信号待传送静态图像收、发端扫描相差半行收、发端扫描相差半场行、场不同相：1、扫描的同步、扫描的同步（1 1）扫描的同步扫描的同步同步

5、扫描同步扫描发送端和接收端的扫描运动严格保发送端和接收端的扫描运动严格保 持步调一致，持步调一致，即同频同相即同频同相。为了实现同步扫描，电视发送端每当扫描完一行时加入一个行同步脉冲；每当扫描完一场时加入一个场同步脉冲。同步信号控制扫描频率和相位的脉冲信号。 2. 消隐脉冲与复合同步脉冲消隐脉冲：扫描逆程期间电子束消隐扫描逆程期间让信号电平为黑电平，电子束截止，屏幕为黑色，起到消隐逆程光栅痕迹的作用。 行消隐信号(或称行消隐脉冲) 行逆程12s,则行消隐脉冲脉宽为12s，电平为黑电平场消隐信号(或称场消隐脉冲) 场逆程1.6ms,则场消隐脉冲脉宽为1.6ms，电平为黑电平 2. 消隐脉冲与复合

6、同步脉冲消隐脉冲：消隐脉冲：扫描逆程期间电子束消隐扫描逆程期间让信号电平为黑电平，电子束截止，屏幕为黑色，起到消隐逆程光栅痕迹的作用。 应该满足以下条件：应该满足以下条件：（1）行场消隐信号的周期与行场扫描周期相同（2）行场消隐信号的宽度与行场逆程时间相同场消隐场消隐1600s 行消隐行消隐12 s行场消隐脉冲波形行场消隐脉冲波形1600us or 1612us？同步脉冲同步脉冲 行同步脉冲发送端行扫描正程结束后发出的脉冲信号，控制接收端行扫描逆程的开始。 注意： 行同步信号仅起控制行同步作用，不应在屏幕上显示，故应叠加在行消隐脉冲之上。 场同步脉冲发送端场扫描正程结束后发出的脉冲信号，控制接

7、收端场扫描逆程的开始。 ( 同理，场同步信号应叠加在场消隐脉冲之上。) 4.7s1.6s5.7s行消隐信号行消隐信号 同步电平同步电平100% 黑电平黑电平70%12s前肩前肩后肩后肩消隐脉冲与复合同步脉冲消隐脉冲与复合同步脉冲 160s (2.5TH) 160s (2.5TH) 1600s (25TH) 场同步脉冲与场消隐脉冲场同步脉冲与场消隐脉冲 行同步行同步场同步场同步312.5行行2.5行行复合同步信号复合同步信号.swf复合同步脉冲 (a)复合同步信号;(b)复合消隐信号; (c)复合同步与复合消隐信号行同步失落行同步失落 由上图（a）可知，场同步期间场同步期间，行同步失落而造成的行

8、不同步。影响： 屏幕显示图像的最上面几行出现不稳定现象解决方法：在场同步脉冲中开槽，对应每行的位置开一个槽，槽宽为：4.7s。开槽场同步.swf场同步分离与积分电路场同步分离与积分电路 积分电路：电路参数满足积分条件：RCT时 (T为输入信号脉宽 )outiuKu dtAC行、场同步分离波形行、场同步分离波形 奇偶场开槽位置不同原因：原因：奇数场最后只扫描半行偶数场先扫描半行保证：保证：均在行同步的上升沿提取行同步信息3 3、均衡脉冲、均衡脉冲问题：问题：（1） 隔行扫描隔行扫描中中相邻两场扫描的起点和终点位置都不相同；相邻两场扫描的起点和终点位置都不相同；（2）奇偶）奇偶相邻两场的开槽位置不

9、同。相邻两场的开槽位置不同。造成：造成：积分电容上的起始电压不等，奇偶两场的积分电容上的起始电压不等，奇偶两场的积分输出积分输出不同。不同。使得：使得：奇偶相邻两场到达同一触发电平时刻不同（相差奇偶相邻两场到达同一触发电平时刻不同（相差t），使），使相邻两场的逆程始点相差相邻两场的逆程始点相差t ，扫描起始位置不同，扫描起始位置不同，影响了隔行扫影响了隔行扫描的准确性描的准确性。措施：措施：增加均衡脉冲增加均衡脉冲.swf，使相邻两场的复合同步信号通过积分后，使相邻两场的复合同步信号通过积分后波形一致。波形一致。 3 3、均衡脉冲、均衡脉冲方法：方法：在场同步脉冲前、后、中每隔半行增加一个行同

10、步脉冲，并将在场同步脉冲前、后、中每隔半行增加一个行同步脉冲，并将其脉宽减少为原来的一半。其脉宽减少为原来的一半。4 4、黑白全电视信号、黑白全电视信号 黑白全电视信号由图像信号和辅助信号：复合同步信号 、复合消隐信号、槽脉冲和均衡脉冲构成。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是由摄像管将明暗不同的景像经过电子扫描和光电转换而得的电信号。图像信号具有直流成分，其数值确定了图象的背景亮度，是单极性信号。直流分量对图像的影响15.图像信号中直流分量的影响.swf（2 2）图像信号的基本参量）图像信号的基本参量( (亮度、对比度和灰度亮度、对比度和灰度) )亮度：通常是

11、指单位面积的光通量。亮度是人眼对光的明暗程度的感觉。图像的亮度取决于信号的平均直流成分，改变电视图像信号的直流成分，可以改变亮度。对比度：是客观景物最大亮度Bmax与最小亮度Bmin之比。灰度：即亮度级差或称亮度层次电视所能重现的原图像明、暗层次的程度。 通常电视台发送一个具有具有1010级灰度的阶梯信号级灰度的阶梯信号(或称级差信号)，接收系统经调整后在重现图像中能加以区分的从黑到白的层次数，称其为该系统具有的灰度级。 受到显像管发光亮度的限制，重现的图像无法达到景物实际亮度，但只要能反映客观景物的对比度和灰度，便可获得满意的效果。全电视信号波形 将图像信号、复合同步、复合消隐、槽脉冲和均衡

12、脉冲等信号叠加，即构成黑白全电视信号，通常也称其为视频信号。 我国现行电视标推规定：以负极性负极性全电视的同步信号顶电平作为100；黑色电平和消隐电平的相对幅度为75；白色电平相对幅度为1012.5；图像信号电平介于白色、黑色电平之间。 黑白全电视信号黑白全电视信号.swf 同步电平同步电平100% 黑电平黑电平75%白电平白电平10% 各脉冲的宽度为：行同步4.7s；场同步160s；均衡脉冲2.35s；槽脉冲4.7s；场消隐脉冲1612s；行消隐脉冲12s。 图像信号电平图像信号电平黑白图像信号频谱黑白图像信号频谱所谓频谱，就是电信号的能量按照频率分布的曲线。全电视图像信号的频谱，应包含：主

13、体信号与所有辅助主体信号与所有辅助信号的频谱信号的频谱之和。图像信号的频谱在06Mhz之间，频谱是不连续的，形状向梳齿，也称梳状频谱。 静止图像的频谱静止图像的频谱 只在水平方向有亮度变化的静止图像只在水平方向有亮度变化的静止图像此时每行图象信号相同（与场频无关与场频无关），频谱是线状谱线状谱，位于行频fH及其谐波n fH上。且n越大，能量（幅度）越小（对于我国，6MHz带宽最高谐波次数n=384）。 在垂直方向也有亮度变化在垂直方向也有亮度变化 用二维傅立叶级数分解，可得其频谱分布图。频谱成份为n fH m fV，其频谱分布是离散谱线簇离散谱线簇(谱线群)，主谱线为n fH。特点：信号能量集

14、中在行频fH及其各次谐波n fH的主谱线上，一般能量随n增大而衰减。在每个主谱线两旁存在着场频及其谐波的许多副谱线。一般能量随m增大副谱线能量很快衰减。 垂直方向有细节变化垂直方向有细节变化 垂直方向有精细细节变化时，两场信号会有差异，其信号波形以帧为周期重复，故频谱应为n fHm fF。 对于一般速度运动的物体，形成的帧周期信号波形表现为随随运动情况在副谱线两侧的连续频谱运动情况在副谱线两侧的连续频谱。因电视图像相邻行间相关较大，因此以行频及其各次谐波为中心的相邻群之间有信号能量的空白区。 图像信号的频谱.swf 图像信号的频谱待征 以行频及其谐波为中心,形成梳齿状的离散频谱，且随着行频谐波

15、次数的增高，谱线幅度逐渐减小。 无论是静止或活动图像，行频主谱线两旁的副谱线谐波次数不大于20。按m=20计算，各谱线群所占宽度仅为2mfV2020502kHz，相邻两主谱线间距为15.625kHz，由此可见，各群谱线间存在着很大的空隙。（4）辅助信号的频谱由于各辅助信号均为周期性脉冲信号，其频谱与脉冲宽度频谱与脉冲宽度有关。若以表示脉冲宽度，则周期性脉冲信号的频谱如图所示。一般来说，能量主要集中在f3/以内，故可近似认为这类脉冲信号的最高频率为fmax3/。以行同步脉冲为例，4.7s，则3/638kHz。因而我们可以说，各辅助信号也都是小于6MHz的离散谱。1.3 1.3 彩色的基本概念彩色

16、的基本概念一、彩色和光密不可分780nm380nm可见光可见光可见光的特性分析：可见光的特性分析：1.光的波长范围有限，它只占整个电磁波波谱中极小的一部分。 2.不同波长的光呈现出的颜色各不相同，随着波长由长到短，呈现的颜色依次为： 3.只含有单一波长的光称为单色光。4.包含有两种或两种以上波长的光称为复合光，复合光作用于人眼，呈现混合色。5.太阳辐射的光含有各种单色光的波谱，给人以白光的综合感觉。6. 把太阳辐射的一束光投射到棱镜上，太阳光会经过棱镜分解成一组按顺序排列的连续光谱，被分解之后的色光，若再次经过棱镜，就不能再分解了，这种单一波长的光称谱色光。二、物体的颜色二、物体的颜色人眼看到

17、的颜色的来源： （1）发光体呈现的颜色 （2）物体反射或透色的颜色 人类所看到的颜色就是在上述两种来源的共同作用之下显现出来的颜色。 举例：超市里卖生肉的地方基本都会投射红光。特别说明：绝不可以从看到的颜色来判断光谱的分布。原因：同一种颜色可以由不同的光谱分布来获得。三、色温和标准光源三、色温和标准光源 通常的照明光源，由于发光物质的不同，其光谱成分相差巨大，为了区别比较各种光源的特性，制定了不同的标准白色光源。1、色温的概念 定量地描述光源所发出的白光的品位。以绝对黑体的加热温度来表示。 绝对黑体指既不反射也不透射而完全吸收入射波的理想物体。（如黑洞） 色温当绝对黑体在某一特定绝对温度下，其

18、辐射的相对光谱功率分布与某一光源的光谱相同时，则绝对黑体的这一温度就定义为该光源的色温，单位是开（K）。（暖色调、冷色调）标准照明体和标准光源标准照明体和标准光源标准照明体标准照明体代表代表模拟模拟A A色温于色温于2856K2856K完全辐射体的光完全辐射体的光近日出或日落时之日光近日出或日落时之日光B B色温约色温约4874K4874K的直射阳光的直射阳光近正午之阳光近正午之阳光C C色温约色温约6740K6740K的平均日光的平均日光相似北方相似北方4545度仰角之日光度仰角之日光D D5050色温约色温约5000K5000K的日光的日光印刷工艺用之标准光印刷工艺用之标准光D D6565

19、色温约色温约6504K6504K的日光的日光平均太阳光平均太阳光D D7575色温约色温约7500K7500K的日光的日光相似北方天空之日光相似北方天空之日光标准光源标准光源 A白光源（白光源（2800K）：白炽）：白炽灯灯 B白光源（白光源（4800K） C白光源（白光源（6770K）：）：NTSC制标准白光源制标准白光源 D65白光源（白光源（6500K）：）：PAL制标准白光源制标准白光源 E白光源白光源 （5500K）（等能白光，实际上不存在）（等能白光，实际上不存在）三、彩色三要素和三基色原理三、彩色三要素和三基色原理彩色三要素彩色三要素（1 1）亮度）亮度光作用于人眼所引起的明亮程

20、度的感觉。光作用于人眼所引起的明亮程度的感觉。（2 2）色调）色调表示颜色的种类。表示颜色的种类。（3 3）饱和度）饱和度表示颜色的深浅程度。表示颜色的深浅程度。 色度色度色调和饱和度又合称为色度。色度既说明彩色的色调和饱和度又合称为色度。色度既说明彩色的类别，又说明彩色的深浅程度。类别，又说明彩色的深浅程度。亮度亮度取决于人眼感觉的光功率的大小。取决于人眼感觉的光功率的大小。色调色调取决于进入人眼的光的波长。取决于进入人眼的光的波长。饱和度饱和度取决于纯色光中混入白光的程度。取决于纯色光中混入白光的程度。人眼的色度分辨力人眼的色度分辨力.swf.swf三基色原理三基色原理 1.3.4 1.3

21、.4 计色制及色度图计色制及色度图1. 1. 配色实验配色实验 给定一种颜色，可以通过配色的方式来计算所需的三基色的混合比例。 1931年CIE规定：波长为700 nm， 为红基色光R。波长为546.1 nm， 为绿基色光G。波长为435.8 nm， 为蓝基色光B。1. 1.配色实验配色实验观观察察者者待待配配彩彩色色视视场场光光亮亮调调节节三三基基色色光光源源R RG GB B 1.3.2 RGB色度系统色度系统 为使为使等量的三个基色光能配出标准白光等量的三个基色光能配出标准白光，规定了红、，规定了红、绿、蓝三个基色单位，并分别用绿、蓝三个基色单位，并分别用R、G、B表示。表示。 光量调节

22、器也按基色单位进行刻度，当三个基色光量光量调节器也按基色单位进行刻度，当三个基色光量刻度分别为刻度分别为1R、1G、1B时，配出等能白时，配出等能白光光E白。白。 其中，其中，1R=1 lm, 1G=4.5907 lm, 1B=0.601 lm 配得等能白光配得等能白光E白白，测得三基色光通量的比例为：，测得三基色光通量的比例为： 1 ：4.5907 ：0.0601 即：等能白光的光通量为即：等能白光的光通量为5.6508lm。 2. 颜色方程与三刺激值颜色方程与三刺激值 等能白光的颜色方程等能白光的颜色方程：FE白白1R1G1B 任意彩色光任意彩色光F的的颜颜色方程色方程： FRRGGBB

23、其中：其中：R、G、B称为称为三刺激值三刺激值 取取1R的光通量为的光通量为1流明，则流明，则 光通量光通量(亮度亮度)方程方程： F(R4.5907G0.0601B) lm2. 计色制及色度图计色制及色度图（1）RGB计色制及其色度图计色制及其色度图 彩色的本质区别在色度（色调、饱和度），它只与三刺激值的比例有关。 令： R+G+B=m m称为色模，代表某彩色光所含三基色单位的总量。则用色模归一化的三刺激值： r=R/m g=G/m b=B/m r、g、b称为色度坐标 且有： r+g+b=1。 颜色方程、亮度方程为：颜色方程、亮度方程为： F=m rR+gG+bB |F|=m（r+4.590

24、7g+0.0601b） r、g、b是三基色单位总量为1时的三刺激值。 r、g、b的比例关系与R、G、B的比例关系相同，都可表示同一彩色的色度。 只要知道r、g、b其中的二个，就可确定第三个，所以可用二维坐标来表示各种彩色的色度。 将彩色的色度用r-g二维坐标图显示色度图。色度图。 RGBRGB色度图色度图RR的色度坐标（的色度坐标（1 1，0 0，0 0）GG的色度坐标（的色度坐标（0 0，1 1，0 0）BB的色度坐标（的色度坐标（0 0，0 0，1 1）EE白白 的色度坐标（的色度坐标（1/31/3，1/31/3，1/31/3）由谱色光的色度坐标连成的舌形曲线由谱色光的色度坐标连成的舌形曲

25、线称为称为谱色轨迹谱色轨迹，实色都在谱色轨迹内，实色都在谱色轨迹内坐标越靠近谱色轨迹饱和度越高，越坐标越靠近谱色轨迹饱和度越高，越靠近靠近EE白白 饱和度越低饱和度越低RGB计色制存在的问题：计色制存在的问题： 用物理三基色用物理三基色RGB计色时出现负系数。计色时出现负系数。负系数代表负光，表示用负系数代表负光，表示用RGB三基色相加混合配不出三基色相加混合配不出此种颜色的光。此种颜色的光。 RGB色度图只表示色度，不表示亮度，需另行计算。色度图只表示色度，不表示亮度，需另行计算。 谱色的坐标不全在第谱色的坐标不全在第象限，作图不方便。象限，作图不方便。 为克服RGB计色制的缺点，CIE委员会制订了新的计色制XYZ计色制即CIE制。（2） XYZ计色制及其色度图计色制及其色度图 颜色方程 F=XX+YY+ZZ 三基色单位X、Y、Z的确定:对于任何实色光，三刺激值X、Y、Z值均为正，即全部在第象限。为便于计算亮度，要求彩色光的亮度仅由YY项决定。同时规定1Y的光通量为1流明。X、Y、Z的比例仍决定彩色光的色度，当X=Y=Z时，仍代表等能白光E白。 XYZ色度系统