电视传输技术与教育应用

1、第2章 电视传像原理 2-1、 何谓视敏函数和相对视敏函数？准确化出V()曲线？它是怎样得出的？答：描述人眼视敏特性的物理量为视敏函数。在人眼得到相同亮度感觉的情况下，对某波长光所需的辐射功率Pr()越大，说明人眼对它越不敏感；反之所需辐射功率越小的光，则人眼越敏感。因此用Pr()的倒数来衡量人眼视觉上对各波长光的敏感程度，称1/Pr()为视敏函数。把任意波长的光的视敏函数值K()与最大视敏函数相比的比值K(555)称为相对视敏函数。2-2、 在明视觉条件下，对辐射功率相同的510nm绿光和610nm橙光的亮度感觉谁高谁低？答：一样亮。2-3、 何谓亮度视觉范围和亮度感觉？它们之间存在什么关系

2、？答： 人眼的亮度感觉是一个主观量，它并不仅取决于景物给出的亮度值，而且还与人眼对周围环境的平均亮度的适应特性有关。人眼所能感觉的亮度范围很宽，从千分之几尼特到106尼特，达109:1。人眼不能同时分辨109:1的亮度范围。 在平均亮度适中时，能同时感觉的亮度上、下限之比通常为100:1左右。2-4、 何谓对比度和亮度层次？它们之间存在什么关系？答：景物或重现图像最大亮度和最小亮度的比值B max / B min为对比度。画面最大亮度与最小亮度之间可分辨的亮度级差数称为亮度层次或灰度层次，可用标记。2-5、 什么是闪烁感觉?什么是临界闪烁频率？答：当脉冲光的重复频率不够高时，人眼会产生一明一暗

3、交替变化的感觉，称为闪烁感觉。如果将脉冲光源的重复频率提高到某个值以上，人眼则感觉不到闪烁，感觉到的是一种亮度恒定的不闪烁光源。光源不引起闪烁感觉的最低重复频率称之为临界闪烁频率。2-8、 人眼彩色视觉对彩色细节的分辨力怎样？它在彩色电视中得到怎样的利用？答：统计分析结果表明：人眼的彩色分辨角（视敏角）一般比黑白大35倍，即人眼对彩色细节的分辨力是对黑白细节分辨力的1/31/5。彩色电视就是利用这个特点实现色度压缩，亮色共用频带。2-9、 描述彩色光的三个基本参量是什么？各是什么含义？答：表征景物的彩色，需要三个独立的物理量：亮度、色调和色饱和度，称为彩色三要素。亮度表征色光对人眼刺激程度的强

4、弱，色调表征颜色的种类，色饱和度是指彩色的浓淡程度，即渗白程度。2-10、 什么叫扫描的同步？在顺序传输制中其重要性如何？答：进行扫描时，必须做到发、收两端的扫描规律严格一致，这在电视技术中称之为同步。所谓同步包含两个方面：一是两端的扫描速度相同，称作同频；二是两端每行、每幅的扫描起始时刻相同，称做同相。即同频又同相才能实现扫描同步，保证重现图像既无水平方向撕裂现象，也无垂直方向翻滚现象。2-11、 试述选择场频时所考虑的几个因素和最终选定的具体数值？答：场频选择包括：为使图像有连续感，换幅频率应高于20HZ；为使图像不产生闪烁感，换幅频率应高于临界闪烁频率即高于45.8HZ；但换幅频率越高，

5、图像信号的频带就越宽，给传输带来更大的困难；再考虑减小交流电源的干扰图像以及信号频带不致过宽等，包括我国及欧洲各国换幅频率都选50HZ。对电源频率为60HZ的国家（美国、日本、加拿大等），换幅频率均选60HZ。2-12、 何谓2:1隔行扫描？为什么要采用这种扫描方式？答：隔行扫描方式是将一幅（一帧）电视画面分两场扫描，每场均为从上至下进行扫描。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；接着第二场，从上至下扫描2，4，6，8偶数行，称为偶数场。 在不降低图像分解力的前提下，要减小图像信号的带宽，唯一可行的措施是采用隔行扫描方式。2-13、 说明隔行扫描的优点，并简述其缺点？答

6、：优点：隔行扫描可在保证图像分解力无甚下降和画面无大面积闪烁的前提下，将图像信号的带宽减小一半。 缺点：行间闪烁及奇偶场光栅镶嵌不理想时的局部并行甚至完全并行等现象，而且当物体沿水平方向运动速度足够大时，图像的垂直边沿会产生锯齿现象等。-第3章 模拟电视信号的产生3-1、 FIT CCD器件是怎样构成的？它为什么能克服IT CCD和FT CCD器件的缺点？答：FIT CCD器件的结构综合了IT CCD和FT CCD器件的优点，既具有IT CCD 的面阵结构，又具有FT的存储区域。场消隐期间感光区的电荷包先瞬间转移入垂直移存器，而后又很快转移入存储部分。由于电荷包从感光单元中转移到遮光的垂直移存

7、器极为迅速，仅约1us，所以不需要机械快门。而从垂直移存器移进存储部分也可在很短时间内完成，故不会出现高亮点垂直拖道。3-2、何谓电子快门？解释其工作原理。应用中应注意什么事项？答：电子快门是指通过控制CCD摄像器件的电荷积累，使拍摄高速运动的活动场景清晰不模糊的技术。其工作原理是：将一场中积累的电荷包分两次读出，第一次读出的电荷包通过溢流沟道上加以高电位将其释放掉，再重新积累，到达场消隐期时正式读出再积累的电荷包，用于形成图像信号。在一场时间中，第二次正式读出的电荷积累时间越短，电子快门的速度越快。应用中应注意：使用电子快门时，电荷有效积累时间短，电荷包内电荷的数量少，输出图像信号的幅度小，

8、信噪比下降，即摄像机的灵敏度降低。为了保证输出信号有足够的信噪比，电子快门只有在高照度下才适宜应用，快门时间越短，需要景物的照度越高。3-3、 CCD摄像机比摄像管摄像机有哪些优点？答：（1）寿命长。CCD摄像管的寿命约2030年，而真空摄像管的寿命仅为几千小时。（2）成本低。因无电子枪及其附属设备，体积小，成本低。（3）机械性能好，耐震、不怕强光照射。（4）重合精度高，匹配精确等。3-7、 何谓校正级，传输通道中为何要采用它，其值一般应为多少，为什么？答：电视系统的总传输特性，包括摄像器件的光电变换特性、传输通道从发端到收端的电电传输特性和显像管的电光变换特性。即重现图像亮度Bp与景物亮度B

9、s间的关系，可以用：表示，反映了电视系统的非线性系数，1时，重现图像亮度与被摄景物亮度成正比，无亮度层次失真。实际的不为1，因此，为了重现图像亮度无亮度层次失真，必须将电视系统的总传输特性矫正为1，摄像器件和显像器件特性无法改变，可改变的便是传输通道的值，可使系统的总值1。这级放大级即称为校正级，对黑白显像管：112.20.45。3-8、 有一电视系统，每秒扫描30帧，每帧两场隔行扫描，每帧扫描行数为525行，宽高比4:3，场消隐时间为20行，行逆程时间为0.18TH，求该系统视频信号带宽。答：f1/2 4/3525230(1-20/525)/(1-0.18)=6.45MHz3-9、 黑白全电

10、视信号中包含哪些信号成分？它们以什么方式组合？各信号用什么符号标记？答：由黑白图像信号(S)、复合消隐脉冲(X)（包括场消隐脉冲和行消隐脉冲）、复合同步脉冲(T)（包括场同步脉冲和行同步脉冲）按时分复用的方式组合在一起。3-10、 行同步脉冲和行消隐脉冲间关系如何？何谓行消隐前肩和后肩？答：行同步脉冲的宽度为4.7 ；行同步脉冲的前沿比行消隐脉冲前沿迟后1.5 ，称其为行消隐前肩，用以保护行同步前沿。行消隐后肩的宽度有：124.71.55.8 。3-11、 视频通道中可否不传图像信号的直流分量，对图像有什么影响？实际是怎样传输直流分量的？答： 可以不传直流分量，每行内细节间的相对亮暗无失真，但

11、不同行间的平均亮度差异会引入失真，造成显像管重现图像上区别不清亮、暗场景有差异的效果。实际采用箝位电路，可将图像信号以消隐电平为基准重新将消隐电平拉齐，使之恢复直流分量。3-12、 何谓电视系统的分解力和垂直分解力？垂直分解力的理想值是怎样的？答：分解力是指电视系统分解与综合图像细节的能力。沿图像垂直方向所能分解的黑白线数称为电视系统的垂直分解力。电视系统理想的垂直分解力等于有效扫描行数。3-13 、何谓水平分解力？何谓水平分解力的和垂直分解力相等？怎样标记？答：沿图像水平方向所能分解的像素数或黑白相间的竖条纹数，称为水平分解力。设垂直分解力为M，水平分解力为N，由于画面帧形比为l H l V

12、 ，所谓两者相等，是： N（ l H l V ）M（ l H l V ）K e Z (1)3-14、 何谓电视图像信号的频谱？图像信号的波形有怎样的一般性规律，为什么？答：电视图像信号在频域的幅频特性。图像信号的频谱分布是离散而又成群的（称为梳状结构），能量仍集中于以行频及谐波为主谱线的附近，且谐波次数n越大，谱线的幅度即能量越小，在每群谱线之间至少有1/3空隙的带宽资源可利用。3-15、 彩色电视萤光屏上出现如 蓝 黄 品 所示的彩色图像，是分别画出三个基色光源的红、绿、蓝光像。答： 红色 绿色 蓝色3-16、 物理三基色F1=1R+1G+1B,计算三基色F2=1X+1Y+1Z,显像三基色F

13、3=1Re+1Ge+1Be 说明三个配色方程的物理含义及其区别。答：物理三基色的三种基色光是可以用物理手段产生出来的，当用1光瓦的物理红基色光、4.5907光瓦的物理绿基色光、0.0601光瓦的物理蓝基色光相混合时可得到5.6508光瓦E白光。 计算三基色由物理三基色经坐标变换而来，X=Y=Z1光瓦时，代表1光瓦的等能E白。 合成彩色光的亮度仅由Y（Y）中的Y决定，另两个基色不构成混合色的亮度，但合成光的色度仍然由X、Y、Z的比值确定。 显像三基色是实际彩色电视中应用的三基色，以荧光粉给出的基色光源作为三基色，将荧光粉在x-y色度图上的位置及规定显像三基色各为一单位时混配出1光瓦的C白为依据，

14、得到显像三基色的配色方程。其光通量为：3-17、 何谓彩色匹配？说明彩色校正的的作用？接收机收到校正后的信号能否重现自然界中所有彩色？为什么？答：彩色摄像机的光谱响应曲线 、 、必须各自与显像三基色相应的三条混色曲线 、 、 成正比（形状一样），满足这一条件，称为彩色电视系统的色度匹配。显像基色的混色曲线，除了有各自的正主瓣外，还都有负次瓣和正次瓣，分光特性要在另一基色波长范围内得到正次瓣非常困难，更不可能给出负次瓣(因为不存在负光)。因此进行彩色校正，使景物的彩色能逼真还原。由于靠矫正提供的次瓣形状并不能与实际所需的完全相同，所以要求彩色电视系统十分准确的重现出景物的彩色，得到逼真的图像，在

15、理论上是不可能的。3-18、 怎样进行校正，是否应该把彩色电视系统总的值校正到等于1，为什么？答：各基色信号通路中都安排一级非线性放大级。因为现代CCD摄像机的 1 值近乎1，而现代彩色显像管的 3 值约为2.8，所以 校正级的 2 值大致为 2 1/2.8 0.36。然而，当 1 1时引入的色度失真是使重现的彩色向色调变鲜艳、饱和度更高的方向偏移，适应一般人的偏爱，因此实际上可使彩色电视系统的总 值稍大于13-19、 何谓正交平衡调幅？兼容制彩色电视为何采用正交平衡调幅？答：两个色差信号分别对频率相同、相位差90的两个载波进行平衡调幅称为正交平衡调幅。为了实现兼容，必须在原亮度信号6MHz的

16、频带范围内，同时传送亮度信号和两个色差信号，实现频带共用。3-20、 为什么选用R-Y、B-Y两个色差信号来传送色度信息？G-Y是否要传送，为什么？答：因为色差信号不携带亮度信息，只含有色度信息，由于人眼对彩色分辩力低，色差信号带宽可以为亮度信号带宽的1/4，便于兼容。GY色差信号幅度小，易受干扰；另外人眼对RY和BY的失真相对GY不敏感，以及GY的导出可以用无源矩阵得到。因此选用选用R-Y、B-Y两个色差信号来传送色度信息。GY不用传输，可以由Y、R-Y和B-Y信号得到。3-22、 何谓彩条信号，有何特点和用途？对各种彩条信号可以怎样标记？答：标准彩条信号用电子方法产生，在彩色显像管荧光屏上

17、给出八条等宽的竖条，包括三种基色、三种补色以及白和黑，它们按亮度顺序自左向右排列，依次是白、黄、青、绿、品、红、蓝、黑。在黑白显像管上显示为八条不同灰度的竖条。标准彩条信号，是一种标准性很高的测试信号。彩条信号可以用四个数字来标志，对应为abcd或a / b / c / d.。其中，a为白条的电平，b为黑条的电平，c为基色条的高电平值，d为基色条的低电平值，它们都是 校正后的值。3-23、 色度信号矢量的模值和相角与饱和度和色调间有怎样的关系？答：色度信号的振幅C包含了大部分饱和度信息，相角 包含了小部分饱和度信息和全部的色度信息。3-24、 何谓PAL制？其特点如何？解码端如何正确还原彩色？

18、说明如何减小传输过程中相位失真的影响？答：PAL制是Phase Alternation Line（相位逐行交变）的缩写词，按色度信号的特点，PAL制又称逐行倒相正交平衡调幅制。参见3.4.3 V分量逐行倒相技术 。-第4章 模拟电视信号的传输和接收 4-1、 何谓彩条信号，有何特点和用途？对各种彩条信号可以怎样标记？答： 标准彩条信号是用电子方法产生的一种测试信号。该信号图像为在荧光屏水平方向包含有黑、白、三个基色和三个补色等宽度排列的8个竖条。按亮度顺序自左向右排列，依次是白、黄、青、绿、品、红、蓝、黑。在黑白显像管上显示为八条不同灰度的竖条。彩条信号可以用四个数字来标志，对应为abcd或a

19、 / b / c / d.。其中，a为白条的电平，b为黑条的电平，c为基色条的高电平值，d为基色条的低电平值，它们都是 校正后的值。于是100饱和度、100幅度的彩条信号记作10001000或100 / 0 / 100 / 0；100饱和度、75幅度的EBU彩条信号记作1000750或100 / 0 / 75 / 0。4-2、 画出已压缩的100%饱和度、100%幅度的彩条信号的行频波形图和矢量图。答：参考课件图形。4-3、 画出100%饱和度、100%幅度的彩条信号在三种视频接口上的波形。答：提示：三种视频基带信号分别为：模拟复合，模拟分量和S端子，具体波形应考虑信号的构成部分。4-4、 何

20、谓残留边带调幅？电视广播中为什采用残留边带调幅？答：残留边带调幅方式发射即在电视即保留调幅信号一个完整的边带（例如上边带）和部分另一边带（如下边带），即残留了部分边带。 原因：对6 MHZ带宽的视频信号采用一般调幅方式，形成12 MHZ的已调波带宽，显得太宽，若采用单边带调制传输，虽已调波带宽可减小一半，但须采用较为复杂的同步检波电路解调，使接收机的成本增加；且发端需要一个边沿非常陡峭的滤波器，也难以做到。因此折衷考虑，采用残留边带调幅。4-5、 残留边带调幅信号用幅度检波电路解调有怎样的失真，如何补偿？答：由于残留边带调幅对00.75MHz的调制信号传输上、下两个边带，（0.756）MHz的

21、调制信号只传送一个上边带，故解调后（00.75）MHz的信号比（0.756）MHz的调制信号幅度大一倍，即检波后图像信号幅频特性不平直。 为克服这种失真，对接收端中频放大电路的幅频特性提出了特定的要求。要求38MHz左右0.75MHz范围的中放增益从1到0 (中放增益)线性变化。4-6、 什么叫调制极性？有哪两种调制极性,它们的优缺点如何？答： 电视信号的调制极性（调幅极性），有正极性调幅和负极性调幅两种。用正极性全电视信号对射频载波进行调幅，称为正极性调制；用负极性电视信号对射频载波进行调幅，称为负极性调制，多数国家都采用负极性调制，相比之下它比正极性调制优点：发射机输出效率高；杂波干扰影响

22、小；便于实现自动增益控制。负极性调制的缺点为，当电视机中分离的行同步脉冲中混有干扰脉冲造成的尖峰时，会使行扫描电路的扫描同步发生误差。4-7、 我国采用怎样的调制极性？画出其已调波波形图，并注明有关参数值。答：我国采用负极性调制，图请参考课件。4-8、 何谓电视制式？它大致包括那些参数内容？我国的彩色电视广播为PAL-D制，包含什么含义？答： 黑白电视广播中的电视制式，是将扫描参数（例如625行50场、2：1隔行）、视频带宽（例如6MHz）、射频带宽（例如8 MHz）、调制极性（例如负极性）、伴音载频与图像载频频率差（例如6.5 MHz）以及伴音调制方式（例如调频）等一系列参数综合称为电视制式

23、。我国的黑白电视广播是D、K制；彩色电视编码采用PAL制，故为PALD制。4-14、 亮度及对比度的含义是什么？答： 图像对比度指电视机最大亮度Bmax与最小亮度Bmin之比，电路上对应图像信号的幅度，故通过调节视放的增益实现对比度调节。图像亮度指图像的亮暗程度，电路上可通过改变视放级直流工作点(或箝位电平)实现。-第5章 电视图像的显示 5-1、 何谓彩色显象管的色纯，色纯不好是由什么原因造成的，对彩色图像有什么影响，如何调整？答： 色纯是指单色（或基色）光栅的纯净程度。当彩色显像管中只有某一电子枪(例如红电子枪)工作时，荧光屏上应呈现出一片单纯的颜色(红色)，此时称为色纯良好。如果红枪不仅

24、仅击中红荧光点，也附带轰击到绿、蓝荧光点上，则出现颜色不纯或彩色混淆，称为色纯不好。使三条电子束的偏转中心各与自相应的曝光中心重合。色纯调整是用两片色纯磁环（其结构与黑白显像管中心位置调整磁片相同）在管颈内形成强度不同的垂直方向磁场，使三条电子束受到在水平方向的作用力而同时移动，改变两色纯环的相对位置便可调节三条电子束在水平方向移动的方向和大小，从而实现色纯良好。5-3、 何谓彩色图象的白平衡，怎样调整？答： 白平衡，就是当彩色显像管在显示黑白图像时，或者显示彩色图像中的黑白景物时，不论等值的三基色信号电压幅度如何，即不论是怎样的灰度级，黑白画面上均不应出现任何彩色色调。也可定义为各个灰度级的

25、正确重现。暗平衡实质上是指低亮度区域的白平衡，分别调整三个加速电极电压的办法，最终调至三电子束的截止电压相同，实现暗平衡。亮平衡是指高亮度区域的白平衡，即调整是使图像的较高亮度白色区域荧光屏上不出现彩色色调，调整方法是改变三基色激励信号的幅度。5-4、 说明液晶的电光转换特性。答：液晶的电光效应：在电场作用下，液晶分子的排列发生变化，致使液晶的光学性质发生变化的现象。应用于液晶最多的是TN型液晶盒，原理如下：射入液晶的偏振光的偏振方向在通过液晶层时沿着液晶分子扭曲旋转90，当起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，出射光通过检偏器，液晶盒呈现透明。当液晶盒加上高于阈值Uth的电压时，液晶分子排列改变为

26、分子轴与电场方向平行，液晶的旋光性消失，入射光的偏振方向不旋转，光被遮断，从而显像时呈现白底黑字。5-5、 何谓PDP显示器件，说明其特点和工作原理。答：等离子体显示器（Plasma Display Panel简称PDP）是利用等离子体工作的，最适宜于大屏幕显示。放电机理为在彩色PDP的前、后屏玻璃之间制成许多放电空间，通过辉光放电产生的真空紫外光，激发光致荧光粉发光从而实现彩色显示。PDP特点是一旦产生放电，其发光亮度就恒定不变，只能通过控制有效放电时间的长短和强度控制发光亮度。-第6章 电视信号数字化原理 6-1、 模拟电视制式有哪些缺点？答：1）亮度、色度分解力不足； 2）亮色互串； 3

27、）亮色增益差和亮色延时差； 4）微分增益和微分相位； 5）电视信号时间/幅度利用率不充分； 6）声音只有单声道； 7）不适合磁带节目多代复制； 8）宽高比不适合人眼视觉特性。6-2、 在对电视信号数字化时，取样频率的选择应该考虑哪些因素？答：1）满足取样定理； 2）保证取样结构是固定正交的； 3）兼顾国际上不同的扫描格式，也就是说取样频率应是2.25MHz的整数倍； 4）从降低码率考虑，显然fs选得越低越接近2fm越好。 在CCIR 601建议中，m=6，亮度信号取样频率fs为13.5 MHz。6-3、 分别画出 4:4:4 ； 4:2:2 ； 4:2:0 色度格式中 Y 、 Cr 、 Cb

28、的样点结构图。6-4、 分别求出 SDTV 在 4:4:4 ； 4:2:2 ； 4:2:0 色度格式中 信号不压缩时的数码率 （设量化比特数为 10 ）。答：4：4：4 为 13.51013.5102405Mbps 4：2：2 为 13.5106.75102270Mbps 4：2：0 为 13.51013.5/4102202.5 Mbps6-5、 在对电视信号数字化时，量化比特数的选择应该考虑哪些因素？答：量化器的设计中量化比特数n的选择非常关键，从降低比特率方面考虑显然量化比特数n选得越小越好；而从减小量化噪声的影响方面又希望量化比特数n选的越大越好，因此应该折中综合考虑。主观评价实验表明，

29、量化比特数n大于或等于8对广播电视是合适的。6-6、 亮度信号和色差信号的码电平如何分配？为什么要留保护带？答： 在对分量信号进行8比特均匀量化时，共分为256个等距离的量化级，在标准中，0和255这两个级留作同步用。为了避免因信号变动造成过载，在256级中上端，下端留下一定电平作为防止超越动态范围的保护带。图参见课程6.1量化后码电平分配6-7、 ITU-R BT.601 建议的数字分量演播室标准的主要参数是什么？答： 在演播室数字编码参数标准中规定，亮度信号的取样频率是525/60和625/50扫描格式的行频的最小公倍数2.25MHz的6倍即13.5 MHz；两种扫描格式在在数字有效行内的

30、亮度取样点统一为720个，两个色差信号则统一为360个，即720:360:360或者称为4:2:2格式等。6-8、 什么是串行接口和并行接口？答：两种接口方式：并行方式:将8比特（或10比特）的视频数据字同时传送。串行方式:各个比特以及相继的数据字通过单一通道顺序传送。6-9、 我国数字高清晰度电视演播室标准的主要参数是什么？答：1) 1080/50i： 一帧的有效扫描行数为1080，总行数为1125， 场频为50Hz，隔行扫描，行频为28125Hz， 取样频率：Y为74.25MHz(2.25Mz的33倍)，CR、CB为37.125MHz。 每行的总样点数：Y为2640，CR、 CB为1320

31、。 每行的有效样点数为1920，CR、 CB为960。 编码格式：线性，8bit或10bit/分量。 2)1080/24P ：一帧的有效扫描行数为1080，总行数为1125， 帧频为24 Hz，逐行扫描，行频为27000Hz， 取样频率：Y为74.25MHz，CR、CB为37.125MHz。 每行的总样点数：Y为2750， CR、 CB为1375， 每行有效样点数：Y为1920 ， CR、 CB为960。 编码格式：线性，8bit或10bit/分量。-第7章 数字视音频压缩编码 7-1、无压缩的数字电视信号中存在哪几种类型的冗余？答：空间冗余、时间冗余、结构冗余、知识冗余、视觉冗余。7-2、简述幀内预测和幀间预测的含义。答： 帧内预测指利用图像信号的空间相关性来压缩图像信号的的空间冗余，根据前面已经传送的同一帧内的像素来预测当前像素。帧间预测利用图像序列在时间上的相关性来压缩图像序列的时间冗余，用前一帧的像素来预测当前帧像素。7-3、在预测编码中引起图 像失真的主要原因是什么？答：预测量化器带来的量化误差。7-6、简述量化器在压缩编码中的作用。答： 变换编码中的量化器在不降低图像的主观评价的质量条件下,降低系数的精度来消除不