第一讲电视原理(11-12)

电视原理1教材与参考书目教材 《电视原理》（高等学校电子信息类规划教材） 俞斯乐等国防工业出版社第6版2005年参考书目《数字电视技术基础》惠新标等编电子工业出版社《彩色电视原理》杨琳等编东南大学出版社《数字视频技术及其应用》黎洪松清华大学出版社

2内容简介本课程是电子信息类电子信息工程、通信工程和相近专业学生的一门专业主干课程，目的是使学生掌握电视系统的基本原理，因为它是专业课程专业知识的综合体现。本课程对电视系统从基本原理、图像摄取、处理、传输、存储、重现做较为系统的分析。3俄裔德国科学家尼普科夫于1884年发明了“尼普科夫圆盘”，并申请了专利，提出了电视工作的三个基本要素：把图像分解成像素，逐个传输像素的传输逐行进行用画面传送运动的过程时，许多画面快速逐一出现，在眼中这个过程融合为一。电视的发展4电视的诞生，是20世纪人类最伟大的发明之一。1925年，苏格兰发明家约翰.洛吉.贝尔德用自行装置的机械电视设备，第一次将移动的图像传向远处的接收机现场。电视的诞生51925年10月2日，位于伦敦一间顶楼的临时实验室里，贝尔德用摄像机扫描了一个木偶的头部。他欣喜地发现，木偶的头部被闪烁不定地复制在他安置于另一间屋子的荧屏上。于是，他飞快地跑出实验室，临时雇了一个小伙计坐在他的摄像机前，重复他的实验。这位名叫威廉.泰因顿的年轻小伙子幸运地成为历史上第一个出现在电视上的人。

671926年1月，贝尔德在伦敦皇家科学研究所首次示范电视技术。81908年，英国肯培尔、斯文顿、俄国罗申科夫提出电子扫描原理，奠定了近代电视技术的理论基础。1923年，美籍俄国人兹沃尔金（V.K.Zworykin）发明静电积贮式摄像管和电子扫描式显像管。9最早的电视广播最早的电视广播于1929年在伦敦开播，使用了约翰·洛吉·贝尔德建造的系统。画面引起了一阵轰动，但它们一点儿也不像现代的电视广播。现代彩色电视画面是由500至1000条以上的扫描线组合起来的。贝尔德的画面只有30条扫描线，并且是黑白两种颜色，这使得画面非常模糊。世界上最早的电视台是1936年11月2日在伦敦郊外亚历山大宫建立的大众电视台。我国第一座电视台是1958年5月1日试运行的北京电视台，也就是现在的中央电视台。

101958年国营天津无线电厂（后改为天津通信广播公司）研制的中国第一台电视接收机实地接收试验成功。

11电视技术的发展电视技术本身：第一代——黑白电视（20世纪20年代）第二代——彩色电视（20世纪40年代）第三代——高清晰度电视（20世纪80年代）12信号处理技术：第一代——模拟电视第二代——数字处理电视第三代——数字电视电路工艺：第一代——电子管第二代——晶体管第三代——大规模集成电路13传输媒介：单一的地面微波扩充到电缆、卫星、网络、无线移动功能覆盖：单一的活动图像广播扩充到数据广播、视频点播、收费电视、立体电视、多视点视频等14电视技术的特点：快速发展模拟、数字电视并存各种制式群雄并起各类设备争奇斗艳多学科综合的、代表性的电子信息工程技术 （电子学，大规模集成电路、光学、人类视觉科学电磁学、材料科学、卫星技术、数字信号处理、色彩学、）深入日常生活，可见可感构思奇巧、实现精到有助于实现基础知识的贯穿和系统概念的建立15本课程的基本要求有：掌握电视学基础：光度学、色度学；掌握电视传象的基本原理及其基本视频标准；了解电视制式的基本内容，以及NTSC、PAL、SECAM制的根本区别，掌握PAL制编码及PALD解码；掌握广播电视系统的基本参数及其制定的理论依据；了解电视中心台结构及其电路校正，掌握电视发射原理及其标准；掌握PALD彩色电视接收机的组成原理及其典型电路分析方法；161.1光的特性1.2人眼的视觉特性1.3三基色原理与色度图1.4彩色的重现第一章视觉特性与三基色原理17本章重点、难点重点：人眼的视觉特性，三基色混色原理难点：色度图18电视：根据人眼视觉特性以一定的信号形式实时传送活动景物图像的技术。电视摄像机（光电转换）景物处理设备传输信道接收设备电视显示器（电光转换）观看者19电视技术的精髓就是研究如何用最经济、最有效的方法重现光像，能够使人感到最逼真地模拟实际景物的光像。为使使重现光像逼真地模拟实际景物的光像必须首先了解光特性，了解人对光像的感觉特性。201.1光的特性

1.1.1电磁辐射与可见光谱1.光的本质光是一种以电磁波形式存在的物质。 2.可见光

可见光21对于不同波长的光，人眼有不同的颜色感觉，随着可见光波长由长到短，呈现的颜色依次为：

红-橙-黄-绿-青-蓝-紫3.单色光:只含有单一波长的光；复合光:包含两种或两种以上波长成分的光，复合光作用于人眼，呈现混合色。例：太阳光是一种复合光，由七种单色光组成给人以白光的综合感觉。224、谱色光太阳发出的白光中包含了所有的可见光，若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红、橙、黄、绿、青、蓝、紫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，这种单一波长的色光称谱色光235、彩色感觉：1.人眼的主观视觉效果2.物体、光源属性的等客观条件 （光源的光谱成分以及景物反射或吸收光谱成分的特性。） 例：太阳光下呈现绿色的叶子，拿到红光下观察就变成黑色。为了真实重现彩色景物需要研究光源。光源包括太阳光和人造光源。——白光24太阳光辐射功率波谱人造光源类似太阳光的光，但是又不尽相同，怎样描述？251.色温a.色温的概念（1）色温：当绝对黑体在某一特定绝对温度下，其辐射的相对光谱功率分布与某一光源的光谱相同时，则完全辐射体的这一特定温度称为光源的色温，单位是（K）；（2）相关色温：在某一特定温度下，绝对黑体与光源有相近的光谱功率分布★色温表征光源光谱特性的参量1.1.2光源262.标准照明体和标准光源照明体：具有特定的相对光谱功率分布的光；光源：发光物体为了比较和区别各种光源，CIE规定了5种标准照明体以及相应的标准光源：标准照明体代表模拟A色温于2856K完全辐射体的光近日出或日落时之日光C色温约6774K的平均日光相似北方45度仰角之日光D55色温约5503K的日光印刷工艺用之标准光D65色温约6504K的日光平均太阳光D75色温约7504K的日光相似北方天空之日光27各标准照明体的相对光谱功率分布：色度学中：等能白光E白——光谱范围内的所有波长的光都具有相同的辐射功率时形成的白光，用以简化色度学的计算。28

这些标准照明体是通过相应的标准光源来实现的：标准光源A：由分布温度为2856K的透明壳充气钨丝 灯来实现，

标准光源C：是分布温度为6774K的光源，由标准光 源A和特制的滤光器组合来实现；另外三种标准照明体目前还没有相应的规定的人工光源291.2人眼的视觉特性电影、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，因此电视系统的特性应该与人眼的视觉特性相适应，因此这一节我们将学习人眼的视觉特性： 1.2.1眼睛的构造； 1.2.2光的度量； 1.2.3亮度、彩色与立体视觉； 1.2.4眼睛的视觉范围与视亮度； 1.2.5人眼的分辨力与空间频率响应； 1.2.6视觉惰性与闪烁感觉；301.2.1眼睛的构造人的视网膜通过神经元来感知外部世界的颜色。31视网膜层由大量的光敏胞组成。杆体细胞：主要分布于视网膜的边缘， 在较暗的情况下，能辨形，但不能辨色 →晚上起重要作用

椎体细胞：主要分布于视网膜中心 在较亮的情况下，既能辨形也能辨色 →白天起重要作用

这些光敏细胞受到光的刺激，会产生生物信号，这些生物信号传输到大脑形成视觉视网膜层的作用：完成“光电转换”321.2.2光的度量本小节主要介绍从人眼的角度度量光，以及光度学的几个基本度量单位。视觉效应由可见光刺激人眼引起的：

a.在可见光范围内，同一波长的光，辐射功率不同时，给人的亮度感觉是不相同的；b.辐射功率相同、波长不同的光，给人的亮度感觉也是不同实践证明：黄绿色——人眼感到最亮（最灵敏），

红色和紫色——人眼感到最暗（最迟钝）。

也就是说人眼对不同波长的光有不同的敏感度。33（1）光谱光视效能产生相同亮度感觉情况下，各波长光的辐射功率为。越大，人眼对该波长的光敏感程度越低，反之，越小，人眼对该波长光的敏感程度越高，因此:光谱光视效能：K(λ)=

1/Ф(λ)

用来衡量视觉对波长为λ的光的敏感程度。（2）光谱光视效率（相对视敏度）波长为555nm的黄绿色光具有最大的光谱光视效能，因此:光谱光视效率:也可用获得相同主观亮度感觉所需各波长光的辐射功率表示：1.视觉光谱光视效率曲线34该曲线反映的是人眼对相同辐射功率、不同波长的光的敏感程度（也就是人眼产生的亮度感觉）；对于明视觉，人眼最敏感的是波长为555的黄绿光，此时的光谱光视效率为1；而在暗视觉条件下，人眼的主观亮度感觉会有所变化；或时，人眼没有亮度感觉了。352.光度学中的几个度量单位发光强度：光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量 符号：I 单位：cd光源在给定方向上发出波长555nm的单色辐射，且在此方向上的辐射功率为（1/683W/sr，则称该光源在此方向上的发光强度为1cd。cd是国际单位制的一个基本单位。36光通量:按人眼来度量的辐射功率符号：Φ 单位：lm1流明等于发光强度为1cd的点光源，在1球面度立体角内发射的光通量。 1lm=1cd·sr波长555nm的单色光辐射功率为φ(555)=1W时产生的光通量为1光瓦。根据坎德拉的定义，1光瓦=683流明波长λ的单色光辐射功率为φ(λ)瓦时，相当于波长555nm的单色光辐射功率为φ(λ)V(λ)瓦，光通量为φ(λ)V(λ)光瓦，或683φ(λ)V(λ)流明。37非单一波长的光源，其发出之光通量，是它在各波长范围所发出的光通量总和。 对于N个单色光λ1、λ2、…λN组成的光源，

NΦ=683Σφ(