第一章电视原理

电视原理

湘潭大学信息工程学院电子与通信工程系

鲁光德NOoQ37387193luguangde919@163.com邮箱

《现代电视技术基础》系高等学校电子类、无线电技术、电子工程、通信工程和其它相近专业本科生的专业必修课。设置本门课程的目的是为了阐明电路系统中关于模拟图象信息处理和传输概念，使学生掌握彩色电视基本原理、组成、基本性能、基本分析和计算方法以及了解电视新技术等。以巩固和加深已学的基础理论，进一步学习专业知识、建立系统概念，以及提高分析问题的解决问题的能力。主要内容包括:电视技术基础、彩色电视色度学基础，彩色电视传输原理，集成电路彩色电视机单元电路原理与分析、遥控彩色电视机及电路分析、彩色显象管及其附属电路、电视新技术与新系统、数字电视等。电视（Television）是当代电子学的伟大奇迹。它把世界带到您的家中供您听、看。它是用无线电电子学的方法，实时地远距离传送活动或静止图像的一门技术。其工作原理与无线电广播颇相似。在无线电广播里，声音变成电磁波发射到空中去，收音机再将电磁波变成声音；在电视里，通过发送端的光-->电转换把景物图象变成电信号（称为电视信号），并通过电磁波或电缆传送到接收端，再经光一电反变换重显出原来景物的图象。它不仅极大地扩展了人们观看景物的距离，而且还使人们能够观察黑夜中、物体内、显微镜下的景物。

最近20多年，电视技术在全球范围内得到了迅猛的发展和空前的普及。种类繁多的电视设备已遍及人类所能涉足的每个角落，它还捷足先登，比人类更早地进入宇宙外层空间，成为名副其实的“千里眼”。目前，我国的工业、农业、教育、卫生、科研、国防等项事业记者都已广泛地应用电视技术，电视机在我国城市和部分农村得到普及。在电子工业中，电视工业首屈一指，独占鳌头，我国从事电视设备科研、生产、运行和维修的人员组成了一支浩浩荡荡的“百万大军”。为了振兴电视工业，使我国的电视生产超超世界先进水平，让我们的电视产品牢牢地占领国内市场和走向世界，保证到达用户手中的电视设备（包括电视机）高效安全地工作，必须尽快地提高和更新这支“百万大军”中青年一代的理论水平和知识结构，增强我国电视产品在国际激烈竞争中的实力。电视技术与其他课程的关系电视利用：1：电路知识（R、L、C的串并联、三相电源）2：模拟电子技术（放大电路、低频振荡器）3：数字电子技术（数码技术）4：单片机（中央处理器CPU）5：高频技术（本机振荡电路）6：数字信号处理（视频、音频信号的处理）7：信号与系统（信号的变换）8：普通物理（光学、电磁学）电视系统电视信号产生电视信号接受电视信号传输第一章视觉特性和三基色原理

第一节光的特性一、什么是电视电视就是根据人眼的视觉以一定的信号形式实时传送活动景物的技术。二、什么是色温当绝对黑体在某一特定温度下，其辐射的光谱与某一光源具有相同的特性，则绝对黑体的这一特定温度定义为该光源的色温。三、色源的种类一种是不发光的物体，二种是本身发光的色源。<3\4>

电子辐射波谱可见光频率波长无线电波红外线可见光紫外线X射线宇宙射线红

橙

黄

绿

青

蓝

紫f=

电视的作用一：广播电视—利用可见光谱，用于日常生活；二：紫外电视—可用于生物研究、医疗诊断、工业探伤；三：红外电视--可用于夜间侦察、跟踪制导、宇宙开发、节能、临床医学、激光研究、公害监视、气象。标准光源电视能否高度逼真地传输彩色与光源的选用有密切关系A光源色温为2854K，[相当于钨丝灯]B光源色温为4800K，[相当于正午直射的太阳光]C光源色温为6770K，[相当于白天的自然光]D光源色温为6500K，[相当于白天的平均光照]E光源色温为5500K，[假想的等能白光]人眼的视觉特性一、人眼的结构角膜巩膜脉络膜瞳孔视网膜水晶体二、光的度量表示为客观光波对人眼的刺激的效果1、视觉光谱光效率曲线视觉效应是可见光刺激人眼引起的。2、几个度量单位发光强度单位用cd表示光通量单位用lm表示[光]亮度单位用cd/m²

表示[光]照度单位

1lx表示1lm/m²电视系统是客观景物和主观生理特性相结合的成果。亮度、彩色与立体视觉一、明暗视觉明视觉过程主要由锥状细胞完成的，它既能产生明视觉又产生彩色感觉。二、彩色视觉1、三个基本参量(重点）亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，色调反映了颜色的类别,饱和度是指彩色光所呈现彩色的深浅程度,2、视觉范围是指人眼所能感觉的亮度范围.视觉特性

1.相对视敏曲线物质有选择地吸收、反射或透射不同波长的光,是物体固有的物理特性,它决定了该物体的颜色;而人们感觉到光的亮度和光的颜色却是人的眼睛的生理结构特点所造成的。

2.人眼的亮度感觉亮度感觉,即包括人眼所能感觉到的最大亮度与最小亮度的差别及在不同环境亮度下对同一亮度所产生的主观亮度感觉。

光的辐射功率、光谱光效能、光的波长为了确定人眼对不同波长的敏感程度，可以在产生相同亮度感觉的情况下，测出各种波长的辐射功率

，

愈大，说明该波长的光愈不被人眼所感觉，因此

的倒数来衡量视觉对波长的光的敏感程度称光谱光效能，用K(表示.人眼的分辨率

一、什么是人眼的分辨率人眼对被观察物体上能分辨的相邻最近两点的视角的倒数。二、彩色细节分辨率人眼对彩色的分辨力远比对黑白细节的分辨力低。三、视觉惰性与闪烁感觉1、人眼在光的作用下，当光消失后，亮度感觉也不立刻消失。2、不引起闪烁感觉的光脉冲最低重复频率。dD

三基色原理与色度学一、三基色原理根据人眼彩色视觉的特性，在彩色图像复现过程中，并不要求恢复原景物反射光的光谱成分，而重要的是获得与景物同样的彩色感。二、相加混色法1、时间混色法（它是顺序制彩电的基础）2、空间混色法[它是同时制彩电的基础]3、生理混色法紫黄青白彩色三要素和三基色原理

1.彩色三要素对于彩色光通常可由亮度、色调和色饱和度三个物理量来描述,这三个量常被称为彩色三要素。

2.三基色三基色原理告诉我们:(1)三基色必须是相互独立的,即其中任一种基色都不能由另外两种基色混合而产生。

(2)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。

(3)三个基色的混合比例,决定了混合色的色调和饱和度。

(4)混合色的亮度等于构成该混合色的各个基色的亮度之和。

3.混色方法如图所示。由图可见:

红光+绿光=黄光红光+蓝光=紫光(品光)

绿光+蓝光=青光

红光+绿光+蓝光=白光

RGB计色制一、配色实验红基色光

绿基色光

蓝基色光F=1[R]+1[G]+1[B]二、配色方程与色系数1、配色方程：F=R[R]+G[G]+B[B]2、分布系数：为混配出单位辐射功率、波长为

的单色光所需要的三个基色光的单位数。r¯g¯b¯三、RGB色度图m=R+G+Br+g+b=1RGB制混色曲线00、10、20、30、4-0、1400450500550600650700

r¯g¯b¯

XYZ计色制一、RGB计色制的缺点1：在色度图上不能表示出亮度，2：混色曲线中有负值二：三个条件1：X、Y、Z为正值2：当X=Y=Z时仍代表等能白光3：为了便于计算，使它的亮度仅由Y[Y]一项定。0 r[X][Z][Y]111.522.50.5-1-1.5g

XYZ色度图一：彩色的一般表示式F=X[X]+Y[Y]+Z[Z]m’=X+Y+Zx+y+z=1yx0.100.20.30.40.50.10.20.30.40.50.60.7彩色的重现一：显像三基色的选择彩色显像管是利用空间混色法来重现彩色的。它以红、绿、蓝三种荧光粉所发出的非谱色光作为三基色光，而不是直接用CIE规定的标准光谱三基色[R]、[G]、[B]。二、电视图象重现色域三角形面积代表了由这些基色所能配的彩色范围。三、显像三基色的色系数与亮度方程参考教材！！！！！！！！。Y=0.30R+0.59G+0.11B<重点>彩色图像的重现彩色显像管与黑白显像管不同,黑白显像管所作用的图像信号只有亮度信号,亮度信号控制电子束的强弱,在荧光屏上激发出不同的亮光,因而形成黑白图像。彩色显像管与黑白显像管的最大区别在于它有三个电子束,分别对应红、绿、蓝,且彩色荧光粉不是平涂在荧光屏上,而是按红、绿、蓝各一点组成的三色荧光点为一组,以品字形排列布满全屏,荧光屏的后面设置有荫罩板。图(a)、(b)分别给出彩色显像管及荫罩板作用简图。彩色显像管及荫罩板简图(a)彩色显像管简图;(b)荫罩板作用简图明视觉与暗视觉的光谱光效率曲线明视觉七色彩条和可见光复习内容七色彩条和可见光白黄青绿紫红蓝红橙黄绿青蓝紫光的折射和透射折射透射电视系统的组成电视摄像传输电视显像光信号变电信号电信号变光信号相对视敏度为了确定人眼对不同波长的敏感程度，可以在产生相同亮度感觉的情况下，测出各种波长的辐射功率

，

愈大，说明该波长的光愈不被人眼所感觉，因此

的倒数来衡量视觉对波长的光的敏感程度称光谱光效能，用K(表示.RGB配色实验原理图观察者视场待配彩色光量调节RGB三基色光源显像三基色的色系数与亮度方程11[Re]+1[Ge]+1[Be]=Fc(1lm)(1)[Re][Ge][Be]分别表示显像三基色单位量1[Re]=m1´x1[X]+m1´y1[Y]+m1´z1[Z](2)1[Ge]=m2´x2[X]+m2´y2[Y]+m2´z2[Z](3)1[Be]=m3´x3[X]+m3´y3[Y]+m3´z3[Z](4)(2)+(3)+(4)直接用计算三基色来表示1lmC白则有

mc´xc[X]+mc´yc[Y]+mc´zc[Z]=Fc(1lm)m´cyc=1m`c=1/yc=1/0.316=3.164(yc的值在P36表1-6）显像三基色的色系数与亮度方程20.9810[X]+1[Y]+1.1835[Z]=Fc(lm)(5)(5)和（2）、（3）、（4）比较得到M’1=0.9060m’2=0.8286m’3=1.4320[Re]0.6070.2990.000[X][Ge]=0.1740.5870.066[Y][Be]0.2000.1141.116

[Z]

Y=0.30R+0.59G+0.11B（重点）复习内容1七色彩条和可见光光的特性1：可见光谱及其相对辐射功率2：光源、色源、色源的分类、色温、标准光源。人眼的视觉特性1：人眼的构造人眼的视觉特性2：光的度量视觉光谱光效应V（）曲线明视觉与暗视觉的光谱光效率曲线3：光谱光效能K（）、最大光效能K（555）光的辐射功率Y（）K（）=1/Y（）V（）=K（）/K（555）<1复习内容2几个度量单位既然人眼对不同波长光的亮度感觉不同，那么从人眼光感觉来度量某一波长的辐射作用时，不但与该波长光的辐射功率有关，而且还与人眼对该波长光的光效能有关。1：发光强度、2：光通量是按人眼光感觉来度量的辐射功率3：[光]亮度用以表示发光面明亮程度的光亮度4：[光]照度单位复习内容3明暗视觉、彩色视觉、彩色三要素、亮度、彩色与立体视觉、视觉范围、亮度感觉、人眼的分解力与空间频率响应1：黑白细节分辨力：表示方法、几种影响分辨力的因数、视觉的空间频率响应、彩色细节分辨力人眼的分辨率彩色的基本概念1.可见光的特性光学理论告诉我们,光是一种以电磁波形式存在的物质,人眼可以看见的光叫可见光,它是波长范围为380nm到780nm之间的电磁波,如图1―22所示。视觉特性

1.相对视敏曲线物质有选择地吸收、反射或透射不同波长的光,是物体固有的物理特性,它决定了该物体的颜色;而人们感觉到光的亮度和光的颜色却是人的眼睛的生理结构特点所造成的。

2.人眼的亮度感觉亮度感觉,即包括人眼所能感觉到的最大亮度与最小亮度的差别及在不同环境亮度下对同一亮度所产生的主观亮度感觉。根据以上分析可以得出如下结论:(1)人眼可以感觉到的亮度范围虽然相当宽,但当眼睛适应于某一平均亮度后,能分辨的亮度范围就比以主观感觉“亮”与“暗”为界的范围缩小了。

(2)在不同的环境亮度下,同样的亮度,给人的主观亮度感觉却完全不同。

(3)当人眼适应于不同的平均亮度后,可分辨的亮度范围也不相同。3.人的彩色感觉锥状细胞又分为三类,分别称为红敏、绿敏和蓝敏。如果某束光线只能引起某一种光敏细胞兴奋,而另外两种光敏细胞仅受到很微弱刺激,我们感觉到的便是某一种色光。彩色三要素和三基色原理

1.彩色三要素对于彩色光通常可由亮度、色调和色饱和度三个物理量来描述,这三个量常被称为彩色三要素。

2.三基色三基色原理告诉我们:(1)三基色必须是相互独立的,即其中任一种基色都不能由另外两种基色混合而产生。

(2)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。(3)三个基色的混合比例,决定了混合色的色调和饱和度。

(4)混合色的亮度等于构成该混合色的各个基色的亮度之和。

3.混色方法如图所示。由图可见:

红光+绿光=黄光红光+蓝光=紫光(品光)

绿光+蓝光=青光红光+绿光+蓝光=白光实现相加混色还有如下几种方法:(1)空间混色法。

(2)时间混色法。

(3)生理混色法。

4.色度三角形三基色混合所产生的各种颜色,可以由色度三角形予以说明,如图所示。计色制及色度图

1.配色实验配色实验可通过比色来进行,其示意图如图1―28所示。从基色调节装置上分别读出各个基色的数量,由此可写出配色方程式

F=R(R)+G(G)+B(B)(1―6)对于等能白光,R=G=B=1,即

FE白=1(R)+1(G)+1(B)(1―7)

其光通量为｜FE白｜=1×1+1×4.5907+1×0.0601=5.6508lm(1―8)

式(1―6)的配色方程式,适合于配制一切彩色,只不过对于不同彩色三色系数不同而已。2.计色制及色度图

(1)RGB计色制及其色度图以(R)、(G)、(B)为单位量,用配色方程进行彩色量度和计算的系统称为RGB计色制。实际中,彩色的质的区别决定于色调和饱和度,即色度。色度与三基色系数的比例有关。为此,引入三基色相对系数r、g、b。令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,且由于r、g、b三者之和为1,所以只要知道其中两个的值,就可由式(1―10)确定第三个的值。因此,只要选两个三基色相对系数,就可用二维坐标表示各种彩色光的色度。RGB色度图就是在r—g直角坐标系数中表示各种彩色光色度的平面图,如图1―29所示。(2)XYZ计色制及其色度图计算三基色具有如下特点:①可根据F=X(X)+Y(Y)+Z(Z)方程式配出实际颜色,且三个色系数X、Y、Z均不为负。②规定系数Y在数值上等于彩色光的全部亮度,合成光的色度仍由X、Y、Z三个系数的比值决定。③当X=Y=Z时,仍代表E白。据以上各点,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。(X)=0.4185(R)-0.0912(G)+0.0009(B)(Y)=-0.1578(R)+0.2524(G)+0.0025(B)(Z)=-0.0828(R)+0.0157(G)+0.1786(B)X=2.7690R+1.7518G+1.1300BY=1.0000R+4.5907G+0.060