南邮电视原理课件

2.1.1图像顺序传送原理1.图像的表示法亮度：色调：色饱和度：平面黑白活动图像：2021/10/10星期日12.图像的顺序传送：像素：像素越多，图像就越清晰，越细腻发端：光转换成电信号，收端：电信号转换成光扫描：图像顺序传送和顺序接受的过程（电视扫描是从左到右，从上到下，一行行，一页页的发送和接收的）2021/10/10星期日22.图像的顺序传送：图像顺序传送系统的要求：迅速和准确迅速：速度要足够快准确：收发两端像素要有一一对应的位置（同步）2021/10/10星期日32.1.2光和电的转换原理1.光到电的转换关键器件：摄像管1933年光电摄像管1937年超光电象管1946年超正析象管1950年视象管1963年氧化铅管七十年代：电荷耦合器件（CCD)2021/10/10星期日42021/10/10星期日52021/10/10星期日6a.帧转移型面阵CCDb.行间转移型面阵CCDb.帧行间转移型面阵CCD光敏区存储区面阵CCD的三种基本形式2021/10/10星期日72.接收端电光转换：电光转换的关键器件：显像管荧光屏：玻璃屏幕。荧光粉，电子数目越多，发光强度越高。电子枪阴极：发射电子。控制极：控制电子数目，电压越高，电子数目越多。阳极：聚焦，使电子获得足够的能量，高速轰击屏幕发光。U(t)2021/10/10星期日82021/10/10星期日9平板显示器(FPD)D/L<1/4LD液晶显示器（ＬＣＤ）等离子体显示器（ＰＤＰ）场致发光显示器（ＦＥＤ）有机发光二极管显示器(OLED)……特点：体积小重量轻整体超薄无X射线等等2021/10/10星期日10液晶：液态晶体的简称。在外界电场的作用下由于液晶分子排列的变化而引起液晶光学性质改变的的现象称为液晶的光-电效应液晶显示器就是基于液晶的光-电效应的一种显示器件2021/10/10星期日11当信号电压在液晶阈值电压和饱和电压之间,透过光的强度和信号电压的有效值基本成线性关系透过光光源2021/10/10星期日122021/10/10星期日13L0Ld要求：Ld=KL03.较正摄像机传输显像管L0E0ELdE0较正EE摄像管2021/10/10星期日142.1.3彩色图像的摄取与重现一.彩色图像的摄取色温较正器2021/10/10星期日15二。彩色图像的重现2021/10/10星期日162.2电视扫描原理

图像分解和复合的过程称扫描电视扫描采用了匀速直线扫描方式(直线扫描)是从左到右，从上到下，一行行，一幅幅进行的直线扫描设备简单,可靠,充分利用矩形屏幕2.2.1逐行扫描一行紧跟一行的扫描称逐行扫描2021/10/10星期日17偏转线圈:行偏转线圈使电子束做水平扫描(行扫描)场偏转线圈使电子束做垂直扫描(场扫描)2021/10/10星期日181.行扫描t1—t2THt行正程从左到右t2—t3THr行逆程从右到左t1—t3TH=(THt+THr)行周期TH=64微秒1/TH=fH行频fH=15625Hz行逆程系数2021/10/10星期日192.场扫描

TVt场正程从上到下

TVr场逆程从下到上

TVt+

TVr=

TV场周期20毫秒1/TV=fV场频fV=50Hz场逆程系数：2021/10/10星期日202021/10/10星期日21消去行场逆程光栅称消隐扫描行数越多图像就越清晰扫描行数越多信号的带宽就越宽（带宽和行数的平方成正比）2021/10/10星期日222.2.2隔行扫描一幅画面分两场扫描1357…奇数场2468…偶数场隔行扫描的目的:保证图像质量,节省带宽13572468帧频

隔行扫描的带宽是逐行扫描的一半2021/10/10星期日232.2.2隔行扫描2021/10/10星期日24隔行扫描的要求:1.两场光栅必须均匀镶嵌2.每帧光栅必须重合隔行扫描的条件:1.两场的时间必须严格相等(每场必须包含半行)2.每帧扫描的行数为奇数2021/10/10星期日252.2.3扫描的同步同步扫描：收端与发端扫描点有一一对应的位置。实现同步扫描：收发两端扫描锯齿波电流同频同相。扫描电路同步信号同步信号扫描锯齿波传输同步信号CCD摄像管扫描电路同步机2021/10/10星期日26复合同步信号（1）行同步:使收发两端行扫描同步.（2）场同步:使收发两端行扫描同步.2021/10/10星期日27复合同步信号(3)开槽脉冲作用：在场同步期间代替行同步信号，保证整个扫描期间行严格同步2021/10/10星期日282复合同步信号(4)均衡脉冲作用：均衡两场积分电平差，使隔行扫描准确。2021/10/10星期日292021/10/10星期日30消隐与消隐信号消去逆程光栅称消隐.

行消隐信号：消去行逆程光栅场消隐信号：消去场逆程光栅复合消隐信号2021/10/10星期日312.2.4黑白全电视信号黑白全电视信号=黑白图像信号+复合消隐信号+复合同步信号1.黑白图像信号：图像信号为单极性信号

图像信号的极性:正极性信号：图像越亮，电平越高负极性信号：图像越亮，电平越低2021/10/10星期日322021/10/10星期日33同步机扫描电路同步信号扫描锯齿波同步信号CCD摄像管视频放大器视频放大器同步分离电路同步信号消隐信号视频信号2.视频系统概述(1).视频系统简图视频系统传输系统接收系统(射频、中频视频)视频信号射频信号电视系统简图2021/10/10星期日34(2).视频信号的形成同步机扫描电路CCD摄像管视频放大器视频放大器同步分离电路消隐信号视频信号同步信号同步信号2021/10/10星期日352021/10/10星期日362.3电视图像的基本参量2.3.1图像的几何特征2.3.2图像的连续性和场频的确定2.3.3扫描行数及有关参数的确定2.3.4图像的亮度与色度的非线性失真2021/10/10星期日372021/10/10星期日382.3.3扫描行数及有关参数的确定1.清晰度与分解力图像的清晰度图像的清晰度是主观感觉到的图像的清晰程度。分解力（标称分解力）电视系统本身分解像素的能力垂直分解力水平分解力2021/10/10星期日39(1).垂直分解力（M）垂直分解力：电视系统在垂直方向分解像素的能力。垂直分解力受扫描行数的影响。扫描行数越多，被分解的像素数越多，图像就越清晰。2021/10/10星期日40(2).水平分解力（N）水平分解力：电视系统在水平方向分解像素的能力.当水平分解力和垂直分解力相当时(图像质量最好)：水平分解力受以下因素的影响：（a）.通道带宽（b）.电子束直径（孔阑效应）2021/10/10星期日41s最大值2021/10/10星期日422021/10/10星期日432.图像信号的最高频率——电视通道的频带宽度逐行扫描隔行扫描2021/10/10星期日44小结:跟扫描行数有关的参数a图像的清晰度电视系统分解力越高，图像清晰度越高。b电视系统分解力扫描行数越多系统分解力越高，电视系统才能重现高清晰度的图像。c电视通道的频带宽度扫描行数越多,频带宽度急剧上升。垂直:水平:2021/10/10星期日453.扫描行数的确定我国取(1).标准清晰度电视：设垂直分解力等于Mmax，则标准清晰度电视扫描行数2021/10/10星期日46(2).高清晰度电视：最佳观看距离为屏幕3倍（3h)，最大视角:以上限空间频率计算，眼睛能分辩的黑白相间的条纹数为：线/度设垂直分解力等于M，则高清晰度电视扫描行数：2021/10/10星期日472.3.4图像亮度与色度的非线性失真1.亮度的非线性失真(1)亮度：图像的平均亮度。(2)对比度：最大亮度/最小亮度受杂散光△L的影响:2021/10/10星期日482.3.4图像亮度与色度的非线性失真(3)亮度的非线性失真L0LdLd=KL0E0ECCD摄像管传输显像E设:白扩张黑扩张2021/10/10星期日49摄像机传输显像管E0E较正E4.较正L0Ld2021/10/10星期日502.图像的亮度层次（亮度梯级度，灰度等级）结论：亮度层次（n）和对比度的对数（lgC）成正比，并受最大对比度的限制。2021/10/10星期日513.彩色的非线性失真(1)彩色图像的摄取色度不变色度变化2021/10/10星期日523.彩色的非线性失真被摄景物为三基色光：红绿蓝例如：红Fr=1[R]+0[G]+0[B]b.被摄景物为C白光：Fc白

=1/3[R]+1/3[G]+1/3[B]c.被摄景物为三基色之补色光：例如：黄色Fy=1/2[R]+1/2[G]+0[B]

2021/10/10星期日53d.被摄景物为其它色光：例如：非饱和度的黄色(饱和度为50%)Fy=1/2Fy+1/2Fc白=1/2{1/2[R]+1/2[G]+0[B]}++1/2{1/3[R]+1/3[G]+1/3[B]}=5/12[R]+5/12[G]+1/6[B]2021/10/10星期日54结论：1.当三基色，三补色，白色色度不变，其余色的色调变化，饱和度增加。2.当三基色，三补色，白色色度不变，其余色色调变化，饱和度减小。(3)彩色的非线性失真2021/10/10星期日552.4视频图像信号2.4.1黑白图像信号的频谱2021/10/10星期日562.4.1黑白图像信号的频谱2021/10/10星期日572.4.1黑白图像信号的频谱2021/10/10星期日58黑白图像信号频谱的特点a、静止图像频谱是以行频谐波为中心的一束束离散型谱线组成。对于一般常见的活动图像，由于动作速度较慢，每幅画面内容变化不大，则仍具有上述频谱结构的大致特点。b、随着行频谱谐波次数的增高，谱线幅度逐渐减小。c、各谱线之间有空隙存在，这就提供了在空隙中插入别的信息分量的可能性，为在不扩展传输频带的情况下传送彩色信息提供了理论依据。2021/10/10星期日592021/10/10星期日60国际上几种黑白电视制式的主要技术指标制式MIDKEA每帧行数525625625819405扫描方式2︰12︰12︰12︰12︰1fF/fV(Hz)30/6025/5025/5025/5025/50FH(Hz)1575015625156252047510125BV(MHz)4.25.56103使用国家或地区美国、日本香港中国法国英国2021/10/10星期日611、三基色信号电压VR(R)

,VG(G)

,VB(B)的带宽都为6MHZ，总带宽为18MHZ。2、不能兼容:黑白电视接收机能够接收彩色电视广播称兼容:彩色电视接收机能够接收黑白电视广播称逆兼容.黑白摄像机传输通道黑白电视系统简图彩色电视系统简图2.4.2亮度信号，色差信号及其组成原理黑白接收机2021/10/10星期日621、三基色信号电压VR(R)

,VG(G)

,VB(B)的带宽都为6MHZ，总带宽为18MHZ。2、不能兼容:兼容:黑白电视接收机能够接收彩色电视广播逆兼容:彩色电视接收机能够接收黑白电视广播彩色电视系统简图2.4.2亮度信号，色差信号及其组成原理2021/10/10星期日63由三个基色信号组成的新的信号必须满足以下几个条件：1.为了兼容，必须传送一个代表图像亮度的亮度信号，还必须传送代表图像色调和饱和度的色度信号。2.有利于实现恒定亮度原理。3.有利于实现高频混合原理。4.三个基色信号和三个传输信号之间的转换关系要简单。2021/10/10星期日64Y=0.30R+0.59G+0.11BR-Y=R-(0.30R+0.59G+0.11B)

(0.30)=0.70R-0.59G-0.11BR+0.59G+0.11BB-Y=B-(0.30R+0.59G+0.11B))=-0.30R-0.59G+0.89BG-Y=G-(0.30R+0.59G+0.11B)

=-0.30R+0.41G-0.11B

三个色差信号只有两个是独立的，例如：(0.30+0.59+0.11)Y=0.30R+0.59G+0.11B30Y+0.59Y+0.11Y=0.30R+0.59G+0.11B0.59(G-Y)=-0.30(R-Y)–0.11(B-Y)(G-Y)=-0.30/0.59(R-Y)-0.11/0.59(B-Y)

亮度信号，色差信号和三基色信号之间的关系：2021/10/10星期日65编码矩阵解码矩阵显像管RGBY(R-Y)(B-Y)Y(R-Y)(B-Y)RBGY矩阵-减法减法RGBYR-YB-Y反相压缩反相压缩加法加法加法加法YR-YB-YRGB摄像机2021/10/10星期日66RGBYR!R2R3R4(R-Y)/R1+(G-Y)/R2+(B-Y)/R3=Y/R4R/R1+G/R2+B/R3=(1/R1+1/R2+1/R3+1/R4)Y1/R1+!R2+1/R3+1/R4=1/AR/R1+G/R2+B/R3=Y/AY=A/R1*R+A/R2*G+A/R3*B1/R1:1/R2:1/R3=0.30:0.59:0.112021/10/10星期日67传输亮度信号和色差信号的优点1有利于兼容，Y代表图像亮信息，(R-Y)、(B-Y)代表图像色调和饱和度信息。2有利于实现恒定亮度原理。3有利于实现高频混合原理。4当传黑白图象时，两色差信号为零。(R=G=B,R-Y=B-Y=0)5三个基色信号和三个传输信号之间的转换关系简单。2021/10/10星期日68编码矩阵解码矩阵显像管RGBYR-YB-YYt(R-Y)t(B-Y)tRdGdBdRd=(R-Y)t+YtBd=(B-Y)t+YtGd=[-0.30/0.59(R-Y)t-0.11/0.59(B-Y)t]+Yt

设显像管电光转换特性是线性的

Yd=0.30Rd+0.59Gd+0.11Bd

=0.30[(R-Y)t+Yt]+0.59{[-0.30/0.59(R-Y)t-0.11/0.59(B-Y)t]+Yt}+0.11[(B-Y)t+Yt]=Yt

恒定亮度原理及其实现：恒定亮度原理:重现图象的亮度只和亮度信号有关。2021/10/10星期日69编码矩阵解码矩阵显像管RGBYR-YB-YRdGdBd高频混合原理及其的实现：高频混合原理：接收端所恢复的3个基色信号只含较低的频率分量，其高频分量用同一亮度的高频部分来补充。低通低通6M6M6M低通6M6M6MR-YB-Y1.3M1.3M传输处理传输R-YB-YY6M1.3M1.3MRd=(R-Y)0-1.3+Y0-1.3+Y1.3-6=R0-1.3+Y1.3-6Bd=(B-Y)0-1.3+Y0-1.3+Y1.3-6=B0-1.3+Y1.3-6Gd=(G-Y)0-1.3+Y0-1.3+Y1.3-6=G0-1.3+Y1.3-66M2021/10/10星期日70不同彩色时亮度信号和色差信号举例：1.白色R=B=G=EY=0.30R+0.59G+0.11B=0.30E+0.59E+0.11E=ER-Y=E-E=0B-Y=E-E=0

2.灰色R=B=G=0.5EY=0.30R+0.59G+0.11B=0.30*0.5E+0.59*0.5E+0.11*0.5E=0.5E

R-Y=0.5E-0.5E=0B-Y=0.5E-0.5E=0

结论:1.黑白图像,图像越亮,Y电平越高,R-Y=B-Y=0

2021/10/10星期日711.饱和品红色R=B=EG=0Y=0.30R+0.59G+0.11B=0.30E+0.11E=0.41E

R-Y=E-0.41E=0.59EB-Y=E-041E=0.59E

2.未饱和品红色R=B=EG=0.2EY=0.30R+0.59G+0.11B=0.30E+0.11E+0.59*0.2E=0.53E

R-Y=E-0.53E=0.47EB-Y=E-0.53E=0.47E3.饱和黄色R=G=EB=0Y=0.30R+0.59G+0.11B=0.30E+0.59E=0.89E

R-Y=E-0.89E=0.11EB-Y=0-0.89E=-0.89E结论:2.彩色图像,色调相同，饱和度越低,Y电平越高,R-YB-Y电平越低；3.饱和度相同，色调不同Y,R-YB-Y电平都不同。

2021/10/10星期日72R0G0B0RGBYR-YB-YYR-YB-YRdGdBdYd=0.30(Rd)2+0.59(Gd)2+0.11(Bd)2

=0.30[(R-Y)+Y]2+0.59[(G-Y)+Y]2+0.11[(B-Y)+Y]2

=Y2+0.30(R-Y)2+0.59(G-Y)2+0.11(B-Y)

2

=Y2+Ys(2)

编码矩阵解码矩阵显像管Rd=(R-Y)+YBd=(B-Y)+YGd=(G-Y)+Y转换特性的非线性对实现恒定亮度原理的影响2021/10/10星期日73R0G0B0RGBYR-YB-YYR-YB-YRdGdBd编码矩阵解码矩阵显像管转换特性的非线性对实现恒定亮度原理的影响恒定亮度指数:黑白图像：彩色图像：Y0为原景物的亮度。Y为实际传送的亮度信号。为由传送的亮度信号所重现的图像亮度。2021/10/10星期日74恒定亮度指数：Y0为原景物的亮度。Y为实际传送的亮度信号。为由传送的亮度信号所重