第3章廣播電視系統(tǒng)

1、第3章廣播電視系統(tǒng) 第第3章章 廣播電視系統(tǒng)廣播電視系統(tǒng) 3.1 廣播電視系統(tǒng)概述廣播電視系統(tǒng)概述 3.2 電視信號(hào)的產(chǎn)生電視信號(hào)的產(chǎn)生 3.3 電視信號(hào)的處理電視信號(hào)的處理 3.4 電視信號(hào)的形成電視信號(hào)的形成 3.5 電視信號(hào)的發(fā)射電視信號(hào)的發(fā)射 3.6 電視信號(hào)的無線傳輸及擴(kuò)大電視電視信號(hào)的無線傳輸及擴(kuò)大電視 覆蓋范圍的方法覆蓋范圍的方法 3.7 電視信號(hào)的接收電視信號(hào)的接收 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.1 廣播電視系統(tǒng)概述廣播電視系統(tǒng)概述 廣播電視系統(tǒng)是一種用于廣播的非專用電視系統(tǒng)。 由于它一般采用無線電方式進(jìn)行信號(hào)傳輸,因此,廣播電 視系統(tǒng)也可稱為無線電視系統(tǒng)或開路電視系統(tǒng)。目前, 廣播

2、電視系統(tǒng)主要是廣播這一單一業(yè)務(wù)。 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖31 廣播電視系統(tǒng)的組成方框圖 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.2 電視信號(hào)的產(chǎn)生電視信號(hào)的產(chǎn)生 3.2.1 彩色電視攝像機(jī) 攝像機(jī)是電視系統(tǒng)的最重要的信號(hào)源,其性能的優(yōu) 劣往往對(duì)整個(gè)電視系統(tǒng)的質(zhì)量有著舉足輕重的作用。 因此,對(duì)攝像機(jī)的要求很高。對(duì)攝像機(jī)的性能要求主要 有: 分辨率要高。好的水平分辨率可達(dá)750線,差的也 不能小于300線。 第3章廣播電視系統(tǒng) 彩色逼真,輪廓清晰,灰度分明。 失真與干擾要小。 靈敏度要高。較好的攝像機(jī)的靈敏度約在40lx左右。 鏡頭口徑及變焦比要高。一般采用1015倍的變焦 鏡頭即可。 使用特性要好。這要求調(diào)節(jié)簡(jiǎn)

3、單,使用靈活方便及小 型輕便等。 第3章廣播電視系統(tǒng) 1.彩色電視攝像機(jī)的基本組成 目前,實(shí)用化的彩色攝像機(jī)主要是三管彩色攝像機(jī)和 單管彩色攝像機(jī)兩種。各種攝像機(jī)的構(gòu)造類似,一般由以 下幾部分組成: (1)攝像機(jī)頭。包括鏡頭、分光系統(tǒng)、攝像管、預(yù)放 器、掃描電路、尋像器、攝像管電源及附屬設(shè)備等。 (2)視頻信號(hào)處理部分。主要包括視頻放大、增益調(diào) 整、白電平調(diào)整、黑電平調(diào)整、電纜校正、黑斑校正、 輪廓校正、彩色校正、校正、雜散光補(bǔ)償、矩陣電路及 消隱電路等。 (3)編碼器、同步機(jī)和彩條信號(hào)發(fā)生器。 ? 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖32 示出了三管式彩色攝像機(jī)的基本組成。 第3章廣播電視系統(tǒng) 2.攝像管

4、 攝像管是攝像機(jī)中的光電轉(zhuǎn)換器件,也是攝像機(jī)的 關(guān)鍵器件之一。攝像管的質(zhì)量、體積和種類決定著攝 像機(jī)的質(zhì)量、體積和調(diào)節(jié)方式。 (1) 光電導(dǎo)攝像管。 (2) CCD攝像管。 壽命長。 成本低。 機(jī)械性能好,耐震、耐撞,不怕強(qiáng)光照射。 重合精度高。攝像管與鏡頭固定牢固,匹配精確。 暫留特性好,適于拍攝運(yùn)動(dòng)圖像。? 第3章廣播電視系統(tǒng) CCD攝像管的缺點(diǎn)主要是存在垂直拖尾現(xiàn)象,但采 用幀行間轉(zhuǎn)移(適合)型CCD可以基本克服這種現(xiàn)象。 CCD的構(gòu)成。 CCD的工作原理。 CCD的隔行掃描。 CCD攝像機(jī)。 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.光學(xué)系統(tǒng) 光學(xué)系統(tǒng)也是彩色攝像機(jī)的重要組成部分,它不僅對(duì)攝像機(jī)的 光譜

5、響應(yīng)特性有影響,而且也影響所攝取的景物及其彩色。 ?$ 圖33 CCD的一個(gè)電極結(jié)構(gòu)圖 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖34 一個(gè)面陣CCD的結(jié)構(gòu) 第3章廣播電視系統(tǒng)圖35 CCD電荷轉(zhuǎn)移原理圖 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖36 四相CCD的隔行掃描 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.光學(xué)系統(tǒng) 光學(xué)系統(tǒng)也是彩色攝像機(jī)的重要組成部分,它不僅 對(duì)攝像機(jī)的光譜響應(yīng)特性有影響,而且也影響所攝取的 景物及其彩色。彩色攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)主要由變焦距 鏡頭、分色鏡、中性濾光片和色溫濾光片組成(圖32)。 ? 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.2.2 飛點(diǎn)影片掃描器 在電視電影攝像機(jī)中,常常用到的一種設(shè)備叫飛點(diǎn) 影片掃描器,簡(jiǎn)稱飛點(diǎn)掃描器FSS(

6、飛揚(yáng)的SpotScanner)。 其組成和工作原理如圖37所示。 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖37 飛點(diǎn)掃描器 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.2.3 錄放像機(jī) 視頻磁帶記錄就是把視頻電視信號(hào)(電信號(hào))以剩 磁的形式記錄在磁帶上。存儲(chǔ)記錄方式可以是模擬式, 也可以是數(shù)字式。數(shù)字式有許多優(yōu)點(diǎn),如失真、雜波小 和復(fù)錄對(duì)圖像質(zhì)量的影響小,可采用多磁頭并行錄放技 術(shù)來解決最短記錄波長及磁帶磁帶相對(duì)速度的最高值 受限問題等。目前,磁帶錄像機(jī)的種類十分繁多,但可歸 為三大類,即: 第3章廣播電視系統(tǒng) (1)U型機(jī)或稱Umatic。它采用3/4英寸磁帶,在電視 廣播中用得較多。 (2)型機(jī)或稱max。它采用1/2英寸磁帶

7、。 (3)VHS。它也采用1/2英寸磁帶。 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.3 電視信號(hào)的處理電視信號(hào)的處理 3.3.1 校正處理 1.反雜波校正 由攝像管輸出的信號(hào)非常微弱,需要在攝像機(jī)機(jī)頭 內(nèi)緊靠攝像管處設(shè)置預(yù)放器,將微弱信號(hào)放大。通常在 攝像機(jī)頭內(nèi)設(shè)置有雜波抑制電路或反雜波校正電路。 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖38 視頻電視信號(hào)的處理 第3章廣播電視系統(tǒng) 2.電纜校正 攝像機(jī)頭離控制臺(tái)(調(diào)像臺(tái))往往比較遠(yuǎn),從機(jī)頭到 調(diào)像臺(tái)的傳輸電纜就比較長,其分布參數(shù)會(huì)使圖像信號(hào) 的高頻分量跌落,影響圖像清晰度。 3.黑斑校正 由于多種原因,如攝像機(jī)鏡頭各區(qū)域亮度不均勻,投 射在光電靶面的背景光不均勻及電子束在靶面

8、邊緣不 能垂直上靶等,會(huì)使重現(xiàn)圖像出現(xiàn)黑斑或色斑。 第3章廣播電視系統(tǒng) 4.輪廓校正(孔闌校正) 5.直流恢復(fù) 6.灰度校正(校正) 7.彩色校正 8.時(shí)基校正 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.3.2 切換及特技處理 1. 電子編輯 電子編輯的方式通常有兩種,即插入和組合。 2. 特技處理 特技發(fā)生器的功能有: 切換 混合 劃變 軟鍵,主要是把黑白攝像機(jī)拍攝的圖案插入到節(jié) 目圖像中去 鍵控,分為內(nèi)鍵和外鍵兩種 第3章廣播電視系統(tǒng) 字幕疊加 底色變換 圖樣調(diào)制 邊框與邊線 定位。 此外,數(shù)字視頻特技的應(yīng)用也越來越廣泛。下面介 紹幾種基本的特技處理方法。 (1) 切換。 快切換。 慢切換。 第3章廣播電視

9、系統(tǒng) 圖39 快切換原理圖 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖310 錄像機(jī)自動(dòng)播控系統(tǒng) 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖311 慢切換的幾種方法 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖312 劃變?cè)韴D 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖313 字幕疊加原理圖 第3章廣播電視系統(tǒng) (2)劃變。 (3)鍵控。 (4)字幕疊加。 (5)數(shù)字特技。 圖像的放大與縮小。 油畫效果。 瓷磚效果。 畫面凍結(jié)。 裂像效果。 鏡像效果。 第3章廣播電視系統(tǒng) 倒影。 多畫面與畫中畫(PIP)。 三維特技效果。 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.4 電視信號(hào)的形成電視信號(hào)的形成 3.4.1 視頻全電視信號(hào)的形成 電視臺(tái)在進(jìn)行節(jié)目聯(lián)播或作實(shí)況轉(zhuǎn)播時(shí),由于本臺(tái) 的同步與外來

10、的同步不一致,將會(huì)造成圖像翻滾,甚至丟 失圖像。解決這一問題有以下三種方法。 (1) 幀同步器法。 (2) 臺(tái)從鎖相。 (3) 臺(tái)主鎖相。 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖314 幀同步器工作原理 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖315 臺(tái)從鎖相 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.4.2 射頻電視信號(hào)的形成 1. 地面廣播電視系統(tǒng)射頻電視信號(hào)的形成 (1) 使用頻段。 (2) 調(diào)制方式。 圖像信號(hào)的殘留邊帶調(diào)幅。 伴音信號(hào)的調(diào)頻。 B=2(fm+Fmax)=2(50+15)=130kHz (31) (3) 射頻全電視信號(hào)的頻譜及頻道劃分。 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖316 殘留邊帶調(diào)幅的幅頻特性 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖317

11、接收機(jī)中放幅頻特性 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖318 負(fù)極性射頻圖像信號(hào) 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖319 已調(diào)伴音信號(hào)的頻譜 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖320 射頻全電視信號(hào)的頻譜 第3章廣播電視系統(tǒng) 2. 衛(wèi)星廣播電視射頻電視信號(hào)的形成 (1)頻段劃分。 微波頻段頻率高,波長短,可使星上和地面的天線 尺寸大大減小,增益提高,方向性增強(qiáng),從而減小衛(wèi)星的體 積和重量,降低對(duì)發(fā)射功率的要求,且可防止對(duì)鄰近區(qū)域 的干擾 微波頻段不易受大氣擾動(dòng)噪聲的影響 微波能穿過電離層 無線電業(yè)務(wù)已占用較低頻率,而微波頻段相對(duì)比較 “空閑”。 第3章廣播電視系統(tǒng) 表31 我國電視頻道的劃分表 第3章廣播電視系統(tǒng) 表32 衛(wèi)星

12、廣播下行頻段 第3章廣播電視系統(tǒng) 表33 我國C波段頻道劃分 第3章廣播電視系統(tǒng) (2) 調(diào)制方式。 FMFM方式。 PCMFDMFM方式。 MAC方式。 (3) 衛(wèi)星電視信號(hào)的能量擴(kuò)散。 第3章廣播電視系統(tǒng) 表34 幾種MAC制的性能指標(biāo) 第3章廣播電視系統(tǒng) 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.5 電視信號(hào)的發(fā)射電視信號(hào)的發(fā)射 3.5.1 電視發(fā)射機(jī) 1.電視發(fā)射機(jī)的種類 電視發(fā)射機(jī)的種類主要根據(jù)電視圖像發(fā)射機(jī)的分 類方法不同而有各種命名。就圖像發(fā)射機(jī)而言,可以有 多種分類。 第3章廣播電視系統(tǒng) 2. 電視發(fā)射機(jī)的組成及工作原理 電視發(fā)射機(jī)由圖像發(fā)射機(jī)和伴音發(fā)射機(jī)組成。目 前,常用的中頻調(diào)制電視發(fā)射機(jī)有

13、兩種形式,即雙通道電 視發(fā)射機(jī)和單通道電視發(fā)射機(jī),如圖321所示。 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖321 電視發(fā)射機(jī)的組成框圖 (a)雙通道電視發(fā)射機(jī) (b)單通道電視發(fā)射機(jī) 第3章廣播電視系統(tǒng) 3. 電視發(fā)射機(jī)的主要指標(biāo) 根據(jù)我國的電視標(biāo)準(zhǔn),電視發(fā)射機(jī)有以下主要指標(biāo): 標(biāo)稱射頻頻道寬度:8MHz 伴音載頻與圖像載頻的頻距:6.5MHz 頻道下限與圖像載頻的頻距:-1.25MHz 圖像信號(hào)主邊帶標(biāo)稱帶寬:6MHz 圖像信號(hào)VSB標(biāo)稱帶寬:0.75MHz。 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖像信號(hào)調(diào)制方式及調(diào)制極性:振幅調(diào)制負(fù)極性 伴音調(diào)制方式:調(diào)頻,fm=50kHz,預(yù)加重時(shí)常數(shù)為 50s。 圖像發(fā)射機(jī)與伴音發(fā)射

14、機(jī)的功率比:10 115 1, 這是為圖像發(fā)射機(jī)與伴音發(fā)射機(jī)有相同的覆蓋范圍設(shè) 置的 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.5.2 電視發(fā)射天線 電視發(fā)射天線,根據(jù)頻段的不同,主要分為VHF天線 和UHF天線兩大類。 在實(shí)際中,常常使用多層蝙蝠翼天線。多層蝙蝠翼 天線在水平面內(nèi)的方向圖與單層的基本相同,近似為一 個(gè)圓。在垂直方向上,方向圖與層數(shù)有關(guān)層數(shù)越多,垂直 方向性越尖銳,增益提高,遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)增加。多層蝙蝠翼天線 的增益通常由下式確定: 1.22 S GN (32) 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖322 蝙蝠翼天線結(jié)構(gòu) 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.6電視信號(hào)的無線傳輸及擴(kuò)大電視電視信號(hào)的無線傳輸及擴(kuò)大電視 覆蓋范圍的方

15、法覆蓋范圍的方法 3.6.1 電視信號(hào)的無線傳輸 1.電視信號(hào)的傳播特性 (1)視距傳播。 視距(最大直視距離)與發(fā)射天線和接收天線的高度 有關(guān)。設(shè)發(fā)射天線和接收天線的高度分別為h1和h2,則 視距d為 12 3.57()()dhhkm(33) 第3章廣播電視系統(tǒng) 式中,h1和h2以m為單位。實(shí)際上,大氣層對(duì)電波會(huì) 有一定的折射作用,從而會(huì)改變視距的大小。在正常折 射時(shí),有效傳播距離d比視距會(huì)稍遠(yuǎn)些,近似為 (2) 多徑傳播。 (3) 繞射傳播。 12 4.12()()dhhkm (34) 第3章廣播電視系統(tǒng) 2. 電視信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的估算 接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)可用下式來估算: 3 1 2 3462 sin(

16、)10(/) PGhh EV m rr (35) 第3章廣播電視系統(tǒng) 表35 圖像質(zhì)量與接收?qǐng)鰪?qiáng)關(guān)系表 第3章廣播電視系統(tǒng) 3.6.2 擴(kuò)大電視覆蓋范圍的方法 1.微波中繼 微波中繼又稱微波接力,它是在電視廣播傳送途中, 建立許多微波中繼(接力)站,利用微波,把電視信號(hào)一站 一站地傳送。 第3章廣播電視系統(tǒng) 微波中繼有以下優(yōu)點(diǎn): 直射性好。微波的波長非常短,在cm或mm數(shù)量級(jí), 因此,其直射性能很好。 傳輸信號(hào)質(zhì)量高。微波線路傳送的電視信號(hào)的質(zhì) 量比用短波或超短波傳送的質(zhì)量要高。這是由于微波 的直射性好,性能穩(wěn)定,抗干擾能力強(qiáng),且微波中繼線路通 常為專用線路。 可雙向傳輸。雙向傳輸可以實(shí)現(xiàn)中央

17、臺(tái)和地方臺(tái) 的各種電視節(jié)目的雙向交流,而不互相影響。 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖323 微波接力信道的構(gòu)成 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖 324微波接力站結(jié)構(gòu) (a)端站 (b)中繼站 第3章廣播電視系統(tǒng) 2. 電視差轉(zhuǎn) 電視差轉(zhuǎn)是電視差頻轉(zhuǎn)播的簡(jiǎn)稱,它也是一種電視 中繼或轉(zhuǎn)播措施。電視差轉(zhuǎn)的主要功能是將接收到的 主臺(tái)(或稱骨干臺(tái))某頻道的電視節(jié)目,經(jīng)過差轉(zhuǎn)機(jī)的頻 率變換、放大后,再用另一頻道發(fā)射出去,從而擴(kuò)大主臺(tái) 的覆蓋范圍或服務(wù)面積。 (1)一次變頻單通道差轉(zhuǎn)機(jī)。 (2)二次變頻單通道差轉(zhuǎn)機(jī)。 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖325 一次變頻單通道差轉(zhuǎn)機(jī)框圖 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖326 二次變頻單通道差轉(zhuǎn)機(jī)框圖 第3章廣播電視系統(tǒng)圖327 二次變頻雙通道差轉(zhuǎn)機(jī)框圖 第3章廣播電視系統(tǒng) (3) 二次變頻雙通道差轉(zhuǎn)機(jī)。 雙通道差轉(zhuǎn)機(jī)的特點(diǎn): 圖像信號(hào)和伴音信號(hào)分開處理,互調(diào)失真小 分開處理的圖像信號(hào)和伴音信號(hào)與原來的電視信 號(hào)相比,頻帶變窄,易于處理 對(duì)功放的要求降低 結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)高。 第3章廣播電視系統(tǒng) 3. 衛(wèi)星電視廣播 覆蓋面更大。 轉(zhuǎn)播電視節(jié)目質(zhì)量高。 費(fèi)用低。 適應(yīng)性強(qiáng)。 效率高。 第3章廣播電視系統(tǒng) 圖328 衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)組成 第3章廣播電視系統(tǒng) (1) 衛(wèi)星地面站。 (2) 衛(wèi)星星體。 (3) 地面接收網(wǎng)。