第一章廣播電視的基本知識(shí)

1、第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.1 圖像光電轉(zhuǎn)換的基本過程圖像光電轉(zhuǎn)換的基本過程 1.2 電視掃描原理電視掃描原理 1.3 重現(xiàn)電視圖像的基本參量重現(xiàn)電視圖像的基本參量 1.4 全電視信號(hào)全電視信號(hào) 1.5 電視信號(hào)的發(fā)送電視信號(hào)的發(fā)送 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.1 圖像光電轉(zhuǎn)換的基本過程圖像光電轉(zhuǎn)換的基本過程 1.1.1 光電轉(zhuǎn)換的過程 如果用放大鏡仔細(xì)觀察報(bào)紙上刊登的傳真照片, 就 可以發(fā)現(xiàn)它們是由許多大小?不等、疏密不同的黑點(diǎn)子 組成, 而且點(diǎn)子越小、 越密,

2、畫面就越細(xì)膩、清晰同樣, 呈現(xiàn)在電視機(jī)屏幕上的圖像也是由許多相互聯(lián)系、彼 此配合、亮度相同或不同的小單元組成, 這些構(gòu)成電視 圖像的基本單元稱為像素。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 實(shí)際上, 由于人眼視覺分辨力有一定的極限, 在正常觀看 距離下, 一幅電視圖像大約有40萬個(gè)像素時(shí)就可以使圖像具 有令人滿意的清晰程度。 由于圖像是由像素構(gòu)成的, 因此就可以通過傳送組成它 的像素來實(shí)現(xiàn)傳送圖像的目的。 為了解決像素的傳送問題, 人們采用一種順序傳送的方法, 就是在發(fā)送端把圖像中各個(gè) 像素的亮度按一定的順序變成相應(yīng)的電信號(hào), 并一個(gè)一個(gè)地 傳送出去, 而在接收端則按同樣的順序把

3、電信號(hào)轉(zhuǎn)變成一個(gè) 一個(gè)相應(yīng)的亮點(diǎn)重現(xiàn)出來。 實(shí)踐證明, 由于人眼的視覺惰性, 只要順序傳送的速度足夠快, 就會(huì)在主觀感覺上覺得所有像 素同時(shí)發(fā)亮一樣。 這種順序傳送法實(shí)質(zhì)上就是按時(shí)間順序傳 送空間分布的像素的亮度。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)轫樞騻魉偷碾娦盘?hào)(圖像的分解)或?qū)?順序傳送的電信號(hào)重新恢復(fù)成光圖像(圖像的復(fù)合)的過 程稱為掃描。 在掃描過程中, 像素的傳送和恢復(fù)順序是 從左到右、從上到下一行一行地進(jìn)行的。 由于電視要傳送活動(dòng)圖像, 即圖像上各像素的亮度 是隨時(shí)間不斷變化的, 所以必須在一秒鐘內(nèi)傳送很多幅 畫面, 才會(huì)在電視熒屏上重現(xiàn)連續(xù)活動(dòng)的圖

4、像。我國電 視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一秒鐘傳送25幅畫面, 這就是說電視系統(tǒng)必 須具備每秒約1 000萬個(gè)像素的掃描速度。 這樣高的掃 描速度, 只有采用電子掃描的方法才能實(shí)現(xiàn)。 實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的器件是發(fā)送端的攝像管。下面以光 電導(dǎo)攝像管為例, 簡(jiǎn)要說明從光到電的轉(zhuǎn)換過程。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 光電導(dǎo)攝像管的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。它主要由光敏 靶和電子槍兩部分組成。光敏靶是由光敏半導(dǎo)體材料 制成的。景物通過光學(xué)系統(tǒng)在攝像管光敏靶上成像。 由于光像各部分的亮度不同, 靶上各相應(yīng)部分的電導(dǎo)率 發(fā)生了相應(yīng)變化, 與亮像素對(duì)應(yīng)的靶單元的電導(dǎo)較大, 與暗像素對(duì)應(yīng)的靶單元電導(dǎo)較小, 于是將景

5、物各像素亮 度不同變成了靶面上各單元的電導(dǎo)不同, 光像變成了 “電像”。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-1光電導(dǎo)攝像管結(jié)構(gòu)圖 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 電子槍的任務(wù)是發(fā)射電子束, 它由燈絲J、 陰極K、 柵極G及加速聚焦陽極A1、A2等組成。電子束在聚焦線圈 和偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的聯(lián)合作用下, 以聚焦?fàn)顟B(tài)按一定 規(guī)律(即從左到右、 從上到下一行一行)掃描靶上各點(diǎn)。當(dāng) 電子束接觸到靶面某點(diǎn)時(shí), 使電子槍陰極與信號(hào)板、負(fù)載 RL和電源E構(gòu)成一個(gè)回路, 在負(fù)載RL中就有電流流過,電流 大小取決于光敏靶該點(diǎn)電導(dǎo)率的大小。 因此, 當(dāng)電子束按 一定

6、規(guī)律在靶面上掃描時(shí), 便在負(fù)載上依次得到與景物各 點(diǎn)亮度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào),完成了將圖像分解為像素以及把 各像素按順序轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換過程。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 上述攝取的圖像信號(hào)(電信號(hào))符合像素越亮, 對(duì)應(yīng)的輸出 電平越低; 像素越暗, 輸出信號(hào)電平越高的光電轉(zhuǎn)換規(guī)律, 稱 之謂負(fù)極性圖像信號(hào)。反之, 如果輸出電平值與像素亮度成 正比, 則稱之謂正極性的圖像信號(hào)。 1 .1 .2 圖像重現(xiàn)的過程 ; 圖像的重現(xiàn)是依靠電視接收機(jī)的顯像管來完成的。 顯 像管的任務(wù)是將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為光圖像, 完成電到光的轉(zhuǎn)換。 顯像管主要有電子槍及熒光屏兩部分組成(結(jié)構(gòu)原理

7、將在 第二章介紹)。 電子槍用于發(fā)射電子束, 電子束的強(qiáng)度取決于 加在控制柵極的正極性圖像信號(hào)或加在陰極上的負(fù)極性圖像 信號(hào)電平大小。 電子束轟擊熒光屏?xí)r所產(chǎn)生光像的亮度取決 于電子束的強(qiáng)弱。 因此, 電視機(jī)熒光屏重現(xiàn)的亮度是由受圖 像信號(hào)控制的一個(gè)個(gè)亮點(diǎn)所組成。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 為使圖像信號(hào)重現(xiàn)成一幅完整的光圖像, 需要電子束在 偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下完成從左到右、 從上到下全屏幕的掃描, 而 且電子束在熒光屏上轟擊的幾何位置也必須與發(fā)送端圖像像 素的位置一一對(duì)應(yīng), 即收發(fā)兩端要保持同步的工作狀態(tài)。 圖像的分解與復(fù)合過程如圖1-2所示。 圖(a)為投映到攝 像管靶

8、面上的需要傳送的“口”字圖像。 為便于說明, 假設(shè) 圖像沿垂直方向分為9格, 沿水平方向分為12格, 每一小格即 為一傳送單元(像素)。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 電子束以1a1b1c1l2a2b2l的順序一直 掃到最后一行的9l, 然后再回到第一行重復(fù)掃描。 電子 束掃描到“口”字上時(shí), 攝像管輸出高電平, 在“口” 字以外攝像管輸出低電平, 掃描各行輸出波形如圖1- 2(b)。 圖(c)為顯像管熒光屏根據(jù)負(fù)極性圖像信號(hào)波形(圖 (b)重現(xiàn)的“口”字圖像。 電壓高時(shí), 電子束弱, 屏幕上 被轟擊到的部分為暗像, 電壓低時(shí)電子束強(qiáng), 屏幕上被 轟擊到的部分呈亮像。 只

9、要掃描速度足夠快, 則利用熒 光屏的余輝特性和人眼視覺惰性, 即可重現(xiàn)連續(xù)的圖像。 當(dāng)然, 顯像管中電子束掃描必須與攝像管掃描規(guī)律完全 一致, 即同步掃描。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-2 圖像的分解與復(fù)合 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.2 電視掃描原理電視掃描原理 1.2.1 電子掃描 如前所述, 電視圖像的攝取與重現(xiàn)是基于光和電的相互 轉(zhuǎn)換, 然而把空間的光圖像變換成隨時(shí)間變化的電信號(hào), 以 及把隨時(shí)間變化的電信號(hào)再轉(zhuǎn)換成一幅空間的光圖像, 則是 通過電子掃描來完成的。 電視接收機(jī)是采用磁偏轉(zhuǎn)的方式來控制顯像管中電子 束的掃描運(yùn)動(dòng)的

10、, 即在器件外裝置的偏轉(zhuǎn)線圈中通以鋸齒電 流, 使電子束受到電磁力的作用而偏轉(zhuǎn)。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 為了使電子束順序地掃過整個(gè)屏幕, 顯像管的管頸上需要 安裝兩對(duì)偏轉(zhuǎn)線圈。一對(duì)是水平偏轉(zhuǎn)線圈, 產(chǎn)生垂直磁場(chǎng); 一 對(duì)是垂直偏轉(zhuǎn)線圈, 產(chǎn)生水平磁場(chǎng)。當(dāng)它們分別通以不同頻率 的鋸齒波電流時(shí), 則電子束在垂直磁場(chǎng)作用下沿水平方向偏轉(zhuǎn), 即水平掃描; 電子束在水平磁場(chǎng)作用下沿垂直方向偏轉(zhuǎn), 即垂 直掃描。電子束在兩對(duì)偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)共同作用下, 完成 從左到右、從上到下的全屏幕掃描, 形成了矩形光柵。 根據(jù)電影技術(shù)實(shí)踐證明, 傳送活動(dòng)圖像每秒至少應(yīng)放映24 幅瞬時(shí)拍

11、攝的固定畫面, 才會(huì)使人對(duì)放映后的圖像獲得平穩(wěn)的 連續(xù)圖像的感覺。 過低的幅頻(每秒更迭的畫面數(shù))將使圖像產(chǎn) 生抖動(dòng)感。在電視中將一幅畫面稱為一幀, 并規(guī)定每秒傳送25 幀(即幀頻為25 Hz)。每幀圖像分成625行傳送, 這樣每秒就 傳送了15 625行, 即行頻為fH=15 625 Hz。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 電子掃描有逐行掃描和隔行掃描兩種方式。 逐行掃描 時(shí), 因?yàn)閽呙枰粠钑r(shí)間為1/25 s, 時(shí)間較長, 當(dāng)電子束掃到一 幀圖像的某一像素時(shí), 該像素當(dāng)時(shí)發(fā)光較亮, 當(dāng)電子束掃描過 去后, 該像素開始變暗, 直到經(jīng)過1/25 s后電子束又掃到該像 素時(shí),

12、 于是又由最暗變到最亮。 這種狀況在畫面各處均存在, 于是使人產(chǎn)生畫面的閃爍效應(yīng)。實(shí)踐證明, 減少換幀時(shí)間, 把 幀頻提高到50Hz, 閃爍效應(yīng)就可以消失。 但幀頻如果由 25Hz提高到50 Hz, 圖像信號(hào)的最高頻率亦即信號(hào)頻帶寬度 將由約5.5 MHz提高到11MHz, 這是不允許的。目前在廣播 電視中, 普遍采用隔行掃描的方法來克服閃爍效應(yīng), 并保持信 號(hào)頻帶寬度約為5.5MHz不變。 因此, 我們只介紹隔行掃描 原理。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 一、 掃描工作原理 1.水平掃描工作原理 在圖1-3(a)中一對(duì)上下對(duì)稱放置的偏轉(zhuǎn)線圈(稱為水平偏 轉(zhuǎn)線圈或行偏轉(zhuǎn)線

13、圈)中通入如圖(b)所示的行掃描鋸齒波電 流。 產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向可用右手螺旋定則確定, 其磁場(chǎng)方向根 據(jù)掃描電流正或負(fù)為向上或向下交變, 磁場(chǎng)強(qiáng)弱也隨鋸齒波 電流大小相應(yīng)改變。 電子槍發(fā)射的電子束在通過這個(gè)磁場(chǎng) 時(shí), 根據(jù)左手定則(電流方向與電子流方向相反)判定, 電子束 將向右或向左偏移, 偏移量大小與流入偏轉(zhuǎn)線圈中的電流大 小或磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)。 當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈中電流為零時(shí), 電子束不產(chǎn) 生偏轉(zhuǎn), 打在熒光屏中心。因此, 只要改變偏轉(zhuǎn)電流的大小 和方向, 就可以實(shí)現(xiàn)水平掃描。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-3 水平掃描工作原理 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的

14、基本知識(shí) 圖b)中, iH為行掃描鋸齒波電流; TH為行掃描周期; TSH為行 掃描正程期, 在此期間, 電子束由屏幕左側(cè)掃至右側(cè)并顯示亮 線; TrH為行掃描逆程, 在此期間電子束迅速回掃至左側(cè)(TrH TSH), 并且采取消隱措施不在屏幕上顯示亮線。 當(dāng)偏轉(zhuǎn)電流在a點(diǎn)時(shí)為最大負(fù)值, 此時(shí)電子束應(yīng)射到熒光 屏左邊a1點(diǎn)處, 當(dāng)偏轉(zhuǎn)電流逐漸變化到b點(diǎn)時(shí), 電子束偏移隨著 減小, 光點(diǎn)由a1點(diǎn)回到熒光屏中央b1點(diǎn)。 當(dāng)偏轉(zhuǎn)電流由b點(diǎn)向c 點(diǎn)正向增加到最大正值時(shí), 電子束向屏幕右側(cè)偏移, 光點(diǎn)由b1 點(diǎn)到達(dá)右邊c1點(diǎn), 電子束自左至右完成掃描正程。正程結(jié)束后, 掃描電流由最大正值c點(diǎn)很快地經(jīng)d變到

15、最大負(fù)值e點(diǎn), 因此電 子束很快地由熒光屏右側(cè)c1點(diǎn)經(jīng)中央d1點(diǎn)折回到左邊e1點(diǎn)。 則電子束完成自右至左的掃描逆程。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 假若電子束只有水平掃描而沒有垂直掃描, 在熒光屏上 將呈現(xiàn)一條水平亮線。 2.垂直掃描原理 垂直掃描工作原理如圖1-4所示。圖(a)中, 一對(duì)左右對(duì)稱 放置的垂直偏轉(zhuǎn)線圈(場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈), 則由于垂直偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生 的磁場(chǎng)是水平方向的, 電子束將沿著熒光屏垂直方向掃描。 圖(b)為輸入到偏轉(zhuǎn)線圈中的鋸齒波電流iV。 TV為場(chǎng)掃描 周期; TSV為場(chǎng)掃描正程期, 此期間電子束完成由上至下掃描 并顯示亮線; TrV為場(chǎng)掃逆程時(shí)間, 電

16、子束很快地由屏幕下端回 掃到上端, 并采用消隱措施不在屏幕上顯示亮線。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-4 垂直掃描工作原理 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 當(dāng)場(chǎng)掃鋸齒波電流iV由a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)逐漸變化到c點(diǎn)時(shí), 電 子束從熒光屏最上方a1經(jīng)b1掃描至最下方c1, 電子束自上而 下完成掃描正程。 正程結(jié)束后, iV由最大負(fù)值c點(diǎn)很快變到 最大正值e點(diǎn), 電子束也很快地由熒光屏最下面的c1點(diǎn)經(jīng)d1 點(diǎn)迅速折回到最上面e1點(diǎn), 完成場(chǎng)掃描逆程。 假定電子束只 有垂直掃描而沒有水平掃描, 熒光屏上將呈現(xiàn)一條垂直的亮 線。 當(dāng)既有水平掃描又有垂直掃描時(shí), 熒

17、光屏應(yīng)呈現(xiàn)滿屏 幕近似平行的水平亮線, 即掃描光柵。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 二、 隔行掃描原理及光柵的形成 隔行掃描是在保持幀頻25Hz、行頻15 625 Hz不變的 情況下, 把一幀畫面分成兩場(chǎng)來掃描。電子束在掃描一幀圖 像時(shí), 首先掃描所有的奇數(shù)行(按空間排列順序)即第1、 3、直至第625行的前半行, 該場(chǎng)即所謂奇數(shù)場(chǎng); 然后電子 束再返回頂部掃描所有的偶數(shù)行, 即自625行后半行開始, 接 著掃第2、4、直至624行, 該場(chǎng)稱為偶數(shù)場(chǎng)。只要兩場(chǎng)的 周期相等(包括各自的正程、 逆程時(shí)間亦相等)且為幀周期 的一半, 則奇、偶場(chǎng)光柵在屏幕上可以實(shí)現(xiàn)均勻嵌套, 構(gòu)

18、成 一幅完整的圖像。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-5繪出了隔行掃描示意圖。 假設(shè)每幀周期包含11行 (其中含場(chǎng)逆程2行), 并假定當(dāng)t=0時(shí), iV為最大正值, iH 為最大負(fù) 值, 電子束恰掃描在畫面的左上端, 即奇數(shù)場(chǎng)的A2點(diǎn)處。 在行 掃描電流iH從A開始上升至B(行掃正程), 然后 由B降到C(行 逆程)的同時(shí), 場(chǎng)掃描電流iV從A1降到B1和C1, 完成第1行掃描。 這時(shí)熒光屏呈現(xiàn)出電子束的掃描軌跡是從A2到B2、C2(從B2到 C2為行逆程不呈現(xiàn)亮線), C2為熒光屏第3行的起始點(diǎn)。 接著從 i H的C點(diǎn)(即iV的C1點(diǎn))起, 開始熒光屏上的第3行、

19、 第5 行、 的奇數(shù)場(chǎng)掃描, 直到iV到達(dá)最大負(fù)值D1點(diǎn)止, 此時(shí)該 場(chǎng)必終止于第9行的前半行D2點(diǎn)。 在第9行的后半行時(shí), 恰好 進(jìn)行場(chǎng)回掃, 當(dāng)iV到達(dá)最大正值G1時(shí), 電子束從下向上由D2經(jīng) E2、F2回到熒光屏最上方的中點(diǎn)G2, 結(jié)束了第1場(chǎng)即奇數(shù)場(chǎng)的 掃描。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-5 隔行掃描示意圖 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 偶數(shù)場(chǎng)的掃描正程是從G2點(diǎn)開始的, 它的圖形同樣 可以根據(jù)iV和iH的波形畫出。 如圖(c)所示。將圖(b)的 奇場(chǎng)光柵與圖(c)的偶場(chǎng)光柵疊加在一起, 即構(gòu)成全電視 屏幕均勻相嵌的光柵圖。 由于i

20、V值表示電子束在熒光屏垂直方向上的位置、 iH值表示電子束在水平方向上的位置, 圖(a)中A1與G1的 電平相同, 則說明奇、偶兩場(chǎng)的場(chǎng)正程起始點(diǎn)在熒光屏 上的垂直位置是相同的。 但由于選擇場(chǎng)周期是行周期 的整數(shù)倍再加半個(gè)行周期, 所以奇、偶兩場(chǎng)的場(chǎng)正程起 始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的iH值是不同的。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 如圖(a)所示, 奇場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的是iH的最大負(fù)值, 而偶場(chǎng)對(duì)應(yīng) 的iH是零。 就是說, 兩場(chǎng)正程的起始點(diǎn)在水平位置上差半行, 因此兩場(chǎng)的光柵不會(huì)重疊, 而是實(shí)現(xiàn)均勻的嵌套。另外, 第3 場(chǎng)正程的起始點(diǎn)和第1場(chǎng)正程的起始點(diǎn)在時(shí)間上差一個(gè)幀周 期, 是行周期的整數(shù)倍

21、, 因此它們?cè)跓晒馄辽系奈恢貌粌H垂 直方向上相同, 而且水平方向上也相同, 即第3場(chǎng)的光柵與第 1場(chǎng)的光柵完全重疊。 同樣第4場(chǎng)的光柵與第2場(chǎng)的光柵也完 全重疊。 通過以上分析可以得出這樣兩個(gè)結(jié)論: 為了實(shí)現(xiàn)隔行掃 描時(shí)奇、偶兩場(chǎng)掃描光柵均勻相嵌, 每幀圖像的掃描行數(shù) (包括場(chǎng)逆程在內(nèi))必須為奇數(shù); 為了保證各幀光柵的重疊, 要 求每幀的掃描行數(shù)必須是整數(shù)。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.2.2 我國廣播電視掃描參數(shù) 我國廣播電視采用隔行掃描, 主要掃描參數(shù)如下: 行頻: 15 625Hz 場(chǎng)頻: 50Hz 行周期: 64 s 場(chǎng)周期: 20 ms 行正程時(shí)間: 52

22、 s 場(chǎng)正程時(shí)間: 18.4 ms 行逆程時(shí)間: 12 s 場(chǎng)逆程時(shí)間: 1.6 ms 幀頻: 25 Hz 每幀行數(shù): 625(顯示575) 幀周期: 40 ms 每場(chǎng)行數(shù): 312.5(顯示287.5) 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.3 重現(xiàn)電視圖像的基本參量重現(xiàn)電視圖像的基本參量 1.3.1 亮度、對(duì)比度和灰度 人眼最重要的視覺功能是對(duì)客觀景物的亮度感覺。 亮度就是人眼對(duì)光的明暗程度的感覺。 亮度用B表示, 度量亮度的單位為cd/m2。cd為燭光發(fā)光強(qiáng)度坎德拉。 根據(jù)實(shí)際要求, 電視圖像平均亮度應(yīng)不小于30 cd/m2, 最 大亮度應(yīng)大于100cd/m 2 (或6

23、0cd/m 2)。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 目前,顯像管的發(fā)光亮度能做到上百cd/m2的量級(jí), 而 所攝取客觀景物的最大亮度可高至上萬cd/m2, 兩者差別很 大,重現(xiàn)圖像是無法達(dá)到客觀景物的實(shí)際亮度。 但由于人 眼對(duì)背景亮度有很強(qiáng)的適應(yīng)性, 所以只要保持重現(xiàn)圖像的 對(duì)比度與客觀景物相等, 就可以獲得與客觀景物一樣的明 暗感覺了, 而完全沒有必要重現(xiàn)客觀景物的實(shí)際亮度。 客觀景物的最大亮度與最小亮度之比稱為對(duì)榷取對(duì) 于重現(xiàn)的電視圖像, 對(duì)比度不僅與顯像管的最大亮度Bmax 和最小亮度Bmin有關(guān), 還與周圍的環(huán)境亮度BD有關(guān), 其對(duì)比 度K為 第一章第一章 廣播電視

24、的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 顯然環(huán)境越亮, 電視圖像的對(duì)比度就越低。一般對(duì)比度能 達(dá)到3040就可以獲得滿意的收看效果。重現(xiàn)圖像的對(duì)比度 越大, 圖像的黑白層次就越豐富, 人眼的感覺就越細(xì)膩、柔和。 圖像從黑色到白色之間的過渡色統(tǒng)稱灰色。 灰度就是將 這一灰色劃分成能加以區(qū)別的層次數(shù)。 為了鑒別電視機(jī)所能 恢復(fù)原圖像明暗層次的程度, 電視臺(tái)發(fā)送一個(gè)十級(jí)灰度信號(hào)。 電視機(jī)經(jīng)調(diào)整后在圖像中能區(qū)分的從黑到白的層次數(shù)稱為該 機(jī)具有相應(yīng)級(jí)的灰度。 實(shí)際上, 電視機(jī)只要能達(dá)到六級(jí)灰度, 就能收看明暗層次較佳的圖像。 我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定甲級(jí)和乙 級(jí)電視機(jī)分別達(dá)到八級(jí)和七級(jí)灰度。 DD D BB B BB B

25、B K min max min max 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.3.2 每幀掃描行數(shù)的確定 前面已經(jīng)討論過, 為了獲得圖像的連續(xù)感、克服閃爍效應(yīng) 并不使圖像信號(hào)的頻帶過寬, 我國規(guī)定幀頻為25Hz, 采用隔行 掃描, 場(chǎng)頻定為50Hz。這樣的場(chǎng)頻恰好等于電網(wǎng)頻率, 還可以 克服當(dāng)電源濾波不良時(shí)圖像的蠕動(dòng)現(xiàn)象。 由于掃描行數(shù)決定了電視系統(tǒng)的分解力, 從而決定了圖像 的清晰度, 因此在電視崐標(biāo)準(zhǔn)中確定掃描行數(shù)是一個(gè)極為重要 的問題。 我國規(guī)定每幀含625行。 在幀頻一定時(shí), 每幀行數(shù)越多, 系統(tǒng)反映圖像細(xì)節(jié)的能力 越強(qiáng), 但信號(hào)占用的頻帶也加寬。事實(shí)上, 由于人眼在

26、一定距 離內(nèi)分辨圖像細(xì)節(jié)能力有一定限度, 因此沒有必要過份提高每 幀行數(shù)。于是, 可依據(jù)人的這一視覺特性確定行數(shù)。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖1-6繪出了人眼分辨圖像細(xì)節(jié)能力的示意圖。 圖中, 為 分辨角, 是在一定距離L時(shí), 人眼恰能分辨的兩個(gè)黑點(diǎn)之間的 夾角。 顯然越小, 表示人眼的分辨力越強(qiáng), 反之則越弱。 因 此可以定義人眼的分辨力為分辨角的倒數(shù)。d為兩個(gè)黑點(diǎn)之間 距離, 即行距; h為屏幕高度; 為視覺清楚區(qū)域張角; L為最佳 觀看距離。由圖得到分辨角為 1 60 2 360 )(60 2 360 L d Z d h Z L d （1-2） （1-3） 屏

27、幕顯示行數(shù)Z為 則有 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖1-6 人眼的分辯力示意圖 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 一、 垂直分解力 垂直分解力是指沿著圖像的垂直方向上能夠分辨像素的 數(shù)目。顯然它受每幀屏幕顯示行數(shù)Z亦即總行數(shù)Z的限制。 在 最佳的情況下, 重直分解力M就等于顯示行數(shù)Z。在一般情況 下, 并非每一屏幕顯示行都代表垂直分解力, 而取決于圖像的 狀況以及圖像與掃描線相對(duì)位置的各種情況, 這可用圖1-7加 以說明。圖1-7(a)是攝取的圖像, 圖1-7(b)是重現(xiàn)的圖像。圖中, 電子束截面覆蓋的是一行掃描線, 并且忽略了掃描線之間實(shí)際 存在的間

28、隙。 圖(a)中, a1和a4的圖像細(xì)節(jié)(黑條與白條)恰好占據(jù)了掃描 線滿格, 此時(shí)攝像管輸出的圖像信號(hào)的電平高低分明, 因而圖 (b)中重現(xiàn)的圖像b1和b4仍是黑白分明的原像, 此屬最佳情況, 垂直分解力M=Z。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-7 垂直分解力示意圖 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 如果攝取圖像為a2, 圖像細(xì)節(jié)與電子束中心錯(cuò)開, 即 電子束恰好覆蓋黑條和白條各一半, 則各行的圖像信號(hào) 均為黑、白信號(hào)電平的平均值, 因而重現(xiàn)圖像b2是一條 均勻的灰色帶, 系統(tǒng)喪失了垂直分解力, 即M=0。 當(dāng)攝取圖像為a3、a5時(shí), 其重現(xiàn)圖像

29、是b3、b5, b3圖 像對(duì)比度下降、b5黑白邊界不明顯, 但能重現(xiàn)原圖像規(guī) 律, 只是垂直分解力下降為原線數(shù)的一半, 即M=Z/2。 因此, 考慮到圖像內(nèi)容的隨機(jī)性, 則有 M=kZ (1-4) k值通常為0.51, 若取k=0.76, 則有效垂直分解力 M=0.76575=437線。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 垂直分解力M亦可用總行數(shù)Z來表示。因?yàn)橛?Z/Z=TSV/TV, 故有 二、 水平分解力 水平分解力是指沿圖像水平方向系統(tǒng)能分解的像素?cái)?shù) 目(垂直線數(shù)), 以N表示。 水平分解力取決于電子束橫截 面大小, 亦就是說, 水平分解力與電子束直徑相對(duì)于圖像細(xì) 節(jié)寬

30、度的大小有關(guān)。 Z T T kM V SV )( (1-5) 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 電子束在水平方向掃描與垂直方向掃描完全不同。 垂直方向一定要一行一行地掃描, 相鄰行之間的掃描線 不重疊, 而水平方向則是連續(xù)地掃描過去的。 以攝像管 為例, 盡管電子束可以聚焦得很細(xì), 但總有一定的截面 積(接近于像素), 因此它在水平掃描時(shí)將使黑白像素界 線模糊, 轉(zhuǎn)換成的圖像信號(hào)電壓不能突變, 存在一過渡 期。 如果圖像細(xì)節(jié)比電子束更小, 這時(shí)則根本反映不出 這種細(xì)節(jié)的崐變化了。 把這種現(xiàn)象稱做孔闌效應(yīng)。 孔闌效應(yīng)示意圖如圖1-8所示。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電

31、視的基本知識(shí) 圖 1-8 孔闌效應(yīng)示意圖 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖1-8(a)是攝取圖像的取樣, 圖(b)是它轉(zhuǎn)換成的圖像信號(hào) 電壓波形。 圖中若白條與黑條的寬度遠(yuǎn)大于電子束直徑d, 當(dāng)電子束 從左向右掃過畫面時(shí), 只有當(dāng)電子束的中心分別處于x1位置 以左和x2位置以右時(shí), 電子束截面才完全覆蓋白條和黑條, 這 時(shí)輸出圖像信號(hào)在對(duì)應(yīng)的t1和t2時(shí)間達(dá)到最高電平u1和最低電 平u2(正極性圖像信號(hào))。而當(dāng)電子束中心處于x1和x2之間時(shí), 隨著電子束覆蓋白條、黑條的面積不同, 將使信號(hào)u存在一過 渡期。其重現(xiàn)的圖像如圖(c)所示(忽略顯像管的孔闌效應(yīng)時(shí)), 在白條和黑

32、條交界處有灰色過渡區(qū), 它的寬度為d, 這使圖像模 糊從而降低水平分解力。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖1-8(d)、 (e)給出了當(dāng)攝取圖像細(xì)節(jié)寬度改變時(shí)其對(duì) 應(yīng)的信號(hào)波形。 當(dāng)細(xì)節(jié)寬度越來越窄直至等于電子束直 徑d時(shí), 由于不變, 圖像信號(hào)u將由梯形波趨于正弦波, 這時(shí) 對(duì)比度保持不變, 轉(zhuǎn)換成的圖像仍為黑和白, 但黑白邊緣呈 現(xiàn)模糊的灰色, 圖像的清晰度下降。 當(dāng)圖像細(xì)節(jié)寬度小于 d時(shí), 還會(huì)使對(duì)比度顯著下降。 實(shí)際上, 在顯像管電光轉(zhuǎn)換中也存在上述的孔闌效應(yīng), 但因攝像管光電靶的面積遠(yuǎn)比顯像管屏幕小得多, 因而攝 像管的孔闌效應(yīng)是主要的。為了克服孔闌效應(yīng), 在

33、電視發(fā) 送端采用專用電路進(jìn)行校正。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 從以上討論可知, 要提高水平分解力, 需要減小電子束 直徑。 但電子束直徑太細(xì), 則在保持每幀行數(shù)不變的前提 下, 將在行與行之間有明顯空隙, 畫面被掃描到的部分將減 少, 從而降低傳輸效率。因此電子束大小要適當(dāng), 一般以等 于一幀的高度除以掃描行數(shù)為宜。 這樣, 當(dāng)掃描行數(shù)確定 之后, 電子束直徑的大小和水平方向的分解力也就大致決 定了。 實(shí)驗(yàn)證明, 在同等長度條件下, 當(dāng)水平分解力等于垂直 分解力時(shí)圖像質(zhì)量最佳。 因?yàn)槠聊坏膶捀弑葹? 3(人眼 視覺清楚區(qū)為垂直張角15, 水平張角為20), 故水平分

34、解力可據(jù)(1-4)式求出 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 線58357576. 0 3 4 3 4 3 4 ZkMN （1-6） 同樣也可用Z表示N, 將(1-5)式代入(1-6)式得 z T T kN V SN )( 3 4 （1-7） 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.3.4 視頻信號(hào)的頻帶寬度 視頻信號(hào)(即圖像信號(hào))的頻帶寬度不僅是確定射頻電磁 波頻帶寬度的主要依據(jù), 而且還直接關(guān)系到電視機(jī)高頻放大 器和中頻放大器的設(shè)計(jì)要求。 由于圖像信號(hào)的最低頻率可 視為直流, 因此圖像信號(hào)的最高頻率fmax就是信號(hào)的頻帶寬 度。 當(dāng)各水平方向都出現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)時(shí)

35、將確定信號(hào)最高頻率。 即由(1-6)式確定的N值就代表在行掃描正程期TSH內(nèi)掃過的 像素?cái)?shù), 于是掃過每個(gè)像素需時(shí)為 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) MHz sTt f N T t SHd SH d 6 . 5 10522 583 2 1 2 1 6 max 圖像信號(hào)最高頻率對(duì)應(yīng)的周期為2td, 則有 故視頻信號(hào)的頻帶寬度為5.6MHz, 通常將其略稱為6 MHz。 fmax也可用Z表示。將(1-8)式變換為 （1-8） 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 2 max max )( 3 1 )/(2)/(2 / Z T T T T kff TT Nf TT

36、TN f SH H V SV V HSH N HSH SH 將關(guān)系式fH=(fV/2)Z及(1-7)式代入(1-9)式即得到 由(1-10)式可見, 當(dāng)fV、 TSV、TV、 TH、 TSH為定值時(shí), fmax與z的平方成正比。 （1-9） （1-10） 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.3.5 圖像的幾何特征 人眼視覺最清楚的范圍是在垂直視角約15、水 平視角約20的矩形面積之內(nèi)崐。根據(jù)這一特點(diǎn), 目前 各國電視機(jī)屏幕都采用矩形,寬高比大多為4 3, 也有采 用5 4和5 3等。 重現(xiàn)圖像的另一個(gè)幾何特征是幾何失真, 也即是重 現(xiàn)圖像的形狀、大小、相對(duì)位置等與原來景物的

37、不一 致程度。 通常, 圖像的幾何失真有兩種。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.掃描鋸齒波電流非線性引起的幾何失真 設(shè)系統(tǒng)傳送的是標(biāo)準(zhǔn)方格信號(hào), 則掃描鋸齒電流及對(duì) 應(yīng)的幾何圖像如圖1-9所示。 圖 1-9 掃描非線性引起圖像失真 圖1-9(a)是當(dāng)行、場(chǎng)掃描電流均為線性時(shí)的理想情況, 此時(shí)重現(xiàn)圖像與原圖像相似, 沒有幾何失真。當(dāng)行、 場(chǎng)掃 描電流非線性時(shí), 其重現(xiàn)的方格寬度、高度就會(huì)不均勻而 呈現(xiàn)幾何失真, 如圖(b)、圖(c)所示。衡量失真的程度用 幾何失真系數(shù)表示。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 水平幾何失真系數(shù)NH為 minmax minm

38、ax )(2 dd dd N H 垂直幾何失真系數(shù)NV為 min minmax )(2 hh hh N V V 通常電視機(jī)要求NH17%, NV12%。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-10 圖像幾何失真示意圖 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 2.偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不規(guī)則引起的幾何失真 由于偏轉(zhuǎn)線圈繞制和安裝不當(dāng), 使磁場(chǎng)方向不規(guī)則、 不均勻及行、 場(chǎng)磁場(chǎng)彼此不垂直等, 則掃描光柵將產(chǎn)生枕 形、 桶形及平行四邊形等幾何失真。 圖1-10為枕形和桶 形失真情況。 幾何失真系數(shù)Ng表示如下: 水平方向 重直方向 通常電視機(jī)要求NgH、NgV均小于3%。 BCA

39、D hh N CDAB dd N gH gH )(2 )(2 21 21 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.4 全電視信號(hào)全電視信號(hào) 1.4.1 圖像信號(hào) 圖像信號(hào)是反映圖像內(nèi)容的電視信號(hào), 它的電壓高 低表示圖像像素的明暗程度。 由于圖像是隨機(jī)性的, 因 此圖像信號(hào)電平也在一定范圍內(nèi)隨機(jī)起伏。 圖像信號(hào) 是在電子掃描作用下, 由攝像管將明暗不同的景像轉(zhuǎn)換 為相應(yīng)的電信號(hào), 然后經(jīng)信號(hào)通道傳送給顯像管, 用于 控制顯像管中投射到熒光屏上電子束的強(qiáng)弱。 圖1-11為兩行的圖像信號(hào)波形。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-11 圖像信號(hào) 第一章第一章

40、 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 一、 圖像信號(hào)的特點(diǎn) 圖像信號(hào)有兩個(gè)主要特點(diǎn)。 1.相關(guān)性 對(duì)于一般的活動(dòng)圖像, 由于在垂直方向變化緩慢, 而且每幀圖像顯示575行、 行掃周期很短, 故相鄰兩行 的圖像信號(hào)的差別很小。 因此, 在幀間與行間具有較強(qiáng) 的相關(guān)性, 對(duì)靜止圖像而言, 則具有行重復(fù)性或幀重復(fù) 性, 即周期性。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 2.單極性 圖像信號(hào)電平的數(shù)值總是在零值以上或零值以下 的一定電平范圍內(nèi)變化的, 它不會(huì)同時(shí)跨越零值上下兩 個(gè)區(qū)域, 也即具有單極性特點(diǎn)。 因此圖像信號(hào)具有平崐 均值, 該平均值決定了圖像的背景亮度。 在傳輸中可以 隔

41、斷直流只傳輸交流信號(hào), 但在圖像重現(xiàn)前必須恢復(fù)直 流以呈現(xiàn)背景亮度。 圖像信號(hào)有正極性和負(fù)極性之分, 如1.1.1節(jié)所述。 我國采用負(fù)極性信號(hào)制, 已調(diào)信號(hào)的黑電平為75%相 對(duì)電平, 白電平為10%相對(duì)電平, 如圖1-11所示。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 二、 圖像信號(hào)的頻譜 已知圖像信號(hào)的頻譜寬是6MHz, 其頻譜特性如圖1- 12所示。它表示圖像信號(hào)的頻率在6MHz范圍內(nèi)出現(xiàn)的 機(jī)會(huì)相同, 而且圖像分別都能達(dá)到最黑和最白, 因而信 號(hào)幅度亦是相等的。 事實(shí)上, 當(dāng)攝取的圖像一定時(shí), 由 于圖像信號(hào)具有周期性, 它的頻譜將是離散的線狀譜, 故應(yīng)注意這兩種表示方法的

42、含義及其區(qū)別和聯(lián)系。 下面分析幾種固定圖像的信號(hào)波形及離散譜特性, 從而找出一般圖像信號(hào)離散譜特性的規(guī)律。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-12 圖像信號(hào)總頻譜 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖1-13(a)所示圖像, 其對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)u是以場(chǎng)為 周期的方波(圖中是負(fù)極性圖像信號(hào), 并忽略行、場(chǎng)逆 程期), 其頻譜|A(f)|是以場(chǎng)頻fV為間隔的離散譜, 考慮到 圖像一般不對(duì)稱的特點(diǎn), 故不忽略各偶次諧波(以下均 同)。 隨著諧波次數(shù)增高, 振幅將減小。 圖(b)所示圖像, 其對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)u是以行重復(fù)期 為周期的方波信號(hào),其頻譜|A(f)|是

43、以行頻fH為間隔的離 散譜。同樣, 隨著諧波次數(shù)增加, 振幅也將愈來愈小。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-13 圖像信號(hào)及其頻譜 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖(c)所示圖像, 其對(duì)應(yīng)波形為u, 它可看作是以場(chǎng)頻信號(hào) 對(duì)行頻信號(hào)實(shí)行幅度調(diào)制。于是其頻譜|A(f)|是以fH及其各 次諧波為主譜線; 在每條主譜線的兩側(cè), 則是以場(chǎng)頻fV及其各 次諧波為間隔的副譜線, 因此圖(c)所示圖像具有雙重離散譜。 推廣到更一般的固定圖像, 其信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)仍如圖(c)所示, 只是因一般圖像在垂直方向變化不規(guī)則并考慮到隔行掃描特 點(diǎn), 圖中主譜線兩側(cè)的線狀譜

44、也可以看作是以幀頻為間隔的。 對(duì)于活動(dòng)圖像來說, 由于信號(hào)仍可看作是以行為周期的, 因此, 以行頻為主譜線的頻譜結(jié)構(gòu)保持不變, 只是因圖像是隨 時(shí)間變化的, 信號(hào)不再看作是以場(chǎng)(幀)為周期, 因此在主譜線 兩側(cè)的線狀譜將趨于連續(xù)譜(即圖|A(f)|中的三角形內(nèi)的線狀 譜將趨于連續(xù)譜)。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.4.2 復(fù)合消隱信號(hào) 復(fù)合消隱信號(hào)包括行消隱和場(chǎng)消隱兩種信號(hào), 如圖 1-14所示。 行消隱信號(hào)用來確保在行掃描逆程期間顯像管的 掃描電子束截止, 不傳送圖像信息; 場(chǎng)消隱信號(hào)是使在 場(chǎng)掃描逆程期間掃描電子束截止, 停止傳送圖像信息。 因此在行、場(chǎng)回掃期間

45、熒光屏上不出現(xiàn)干擾亮線。 行、場(chǎng)消隱脈沖的相對(duì)電平為75%, 相當(dāng)于圖像信 號(hào)黑電平。行消隱脈寬為12s、周期為64 s, 場(chǎng)消隱脈 寬為1 612s、 周期為20ms。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 從以上討論中可以看出, 圖像信號(hào)頻譜實(shí)際上是呈 梳齒狀的離散譜, 在相鄰兩組主副譜線簇之間存在相當(dāng) 大的間隙。 根據(jù)分析與實(shí)驗(yàn), 因圖像在垂直方向變化緩 慢, 因此主譜線兩側(cè)的邊頻對(duì)數(shù)m不超過10, 如以m=20、 fV=50Hz 計(jì)算, 則每組譜線所占頻帶約 2f=22050=2kHz, 而主譜線間隔為15.625 kHz, 所以其空隙很大, 因此我們可以采用頻譜間置方法

46、將色 度信號(hào)間置在亮度信號(hào)之間。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-14 復(fù)合消隱信號(hào) 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.4.3 復(fù)合同步信號(hào) 復(fù)合同步信號(hào)是由行同步脈沖、 場(chǎng)同步脈沖、 開槽脈 沖、 前后均勻脈沖組成。 一、 同步的重要性 同步是電視接收技術(shù)中一個(gè)特殊問題, 也是一個(gè)至關(guān)重 要的問題。 這是因?yàn)樵诎l(fā)送端已將圖像進(jìn)行空間分割, 分 解成40萬個(gè)像素, 再一個(gè)一個(gè)地按一定順序崐傳送出去。 而電視接收機(jī)也只能是一個(gè)一個(gè)地接收像素, 因此, 電視接 收機(jī)要想呈現(xiàn)出一幅和發(fā)送端完全相同的圖像, 不但要求收 到的像素?cái)?shù)目與發(fā)出的相等, 而且

47、這40萬個(gè)像素組合排列的 規(guī)律也必須和發(fā)送端一致。 這樣才能把已被分割成為40萬 個(gè)小“碎片”的一幅圖像重新組合還原。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 在電視接收技術(shù)中, 把收到的像素按發(fā)送端的規(guī)律組 合成原圖像, 叫做收、 發(fā)兩端同步。 由于將圖像分解成像 素和順序傳送像素的任務(wù)是由攝像管通過電子束掃描來完 成的, 像素的重新組合則是由顯像管通過電子束掃描來完 成的, 所以, 同步的實(shí)質(zhì)就是保證收發(fā)兩端的電子束掃描步 調(diào)完全一致。 這就是: 第一, 收發(fā)兩端每秒掃描的行數(shù)和 場(chǎng)數(shù)應(yīng)該相同, 即每個(gè)行掃描周期和場(chǎng)掃描周期內(nèi)包含的 像素?cái)?shù)相同; 第二, 收發(fā)兩端電子束掃描的位

48、置要一一對(duì)應(yīng), 即發(fā)端在哪一點(diǎn)拾取的信號(hào), 收端也要顯示在哪一點(diǎn)。 這 就是說, 同步就是使收發(fā)兩端電子束掃描規(guī)律一致, 即同頻 同相。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 當(dāng)收發(fā)兩端行掃描不同步時(shí), 顯示的圖像如圖1-15 所示。 圖(a)表示收發(fā)兩端同步時(shí)圖像。 圖(b)表示當(dāng) 收端行周期略大于發(fā)端時(shí), 發(fā)端的各行像素將逐次提前 在收端的對(duì)應(yīng)行出現(xiàn), 使圖像呈現(xiàn)向左傾斜的形狀, 圖 像右側(cè)出現(xiàn)的是對(duì)應(yīng)于行消隱電平的黑條。 圖(c)為當(dāng) 收端行周期略小于發(fā)端時(shí)的右傾斜圖像。 圖(d)是當(dāng)收 發(fā)兩端同頻但不同相時(shí)的畸變圖像, 圖像雖然穩(wěn)定, 但 被分裂成左右兩半。 第一章第一章

49、 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 保持收發(fā)兩端場(chǎng)掃描同步也十分必要。 若收端場(chǎng) 掃描周期略大于發(fā)端, 則掃描速度變慢, 各場(chǎng)逐次提前, 圖像將不斷向上滾動(dòng)。 反之, 當(dāng)收端場(chǎng)掃周期略小于發(fā) 端, 圖像將不斷向下滾動(dòng)。 當(dāng)收發(fā)兩端場(chǎng)掃周期(頻率) 相等, 但初始相位不同(例如差半場(chǎng))時(shí), 雖圖像穩(wěn)定, 但 被分裂成上下兩半, 如圖1-16所示。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-15 行掃描不同步時(shí)顯示圖像 圖1-16 場(chǎng)相位偏差時(shí)圖像 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 二、 簡(jiǎn)單復(fù)合同步信號(hào) 為了討論方便, 把尚未加置前后均衡脈沖和未加開槽 脈

50、沖的復(fù)合同步信號(hào)稱為簡(jiǎn)單復(fù)合同步信號(hào)。 簡(jiǎn)單復(fù)合 同步信號(hào)只包含有行同步和場(chǎng)同步兩個(gè)信號(hào)。圖1-17為復(fù) 合消隱與行、場(chǎng)同步信號(hào)的示意圖。由于采用隔行掃描, 一幀分為兩場(chǎng), 故兩個(gè)場(chǎng)同步信號(hào)之間相隔312.5行。 通常 都把場(chǎng)同步脈沖的前沿作為一場(chǎng)的開始, 奇數(shù)場(chǎng)結(jié)束于半 行數(shù)處, 偶場(chǎng)開始于半行數(shù)處。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-17 行場(chǎng)同步與復(fù)合消隱信號(hào)示意圖 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 行同步信號(hào)是在發(fā)端每一行掃描正程結(jié)束之后發(fā)送出的脈 沖信號(hào), 表示行正程的結(jié)束。 電視機(jī)在收到這個(gè)信號(hào)之后就立 即開始行回掃, 以保證電視機(jī)的行掃

51、描與發(fā)送端同步。 行同步 信號(hào)只作同步用, 不應(yīng)在屏幕上顯示出來, 所以行同步信號(hào)是在 行消隱期間送出的。 行(場(chǎng))同步信號(hào)電平約占全電視信號(hào)總幅 度的25%, 疊加在消隱信號(hào)上。 行同步脈沖寬度為4.7 s, 行 同步脈沖前沿滯后行消隱脈沖前沿約為1.3s。 場(chǎng)同步信號(hào)是在每一場(chǎng)正程結(jié)束后送出的脈沖信號(hào), 以表 示場(chǎng)正程的結(jié)束。 電視機(jī)收到這個(gè)信號(hào)就開始場(chǎng)回掃, 以確保 電視機(jī)與發(fā)端保持場(chǎng)掃描同步。 同樣, 場(chǎng)同步信號(hào)也應(yīng)該在場(chǎng) 消隱信號(hào)出現(xiàn)后就送出, 而且比場(chǎng)消隱信號(hào)電平高25%。場(chǎng)同 步信號(hào)脈沖寬度規(guī)定為2.5行周期, 為160 s。場(chǎng)同步信號(hào)前沿 滯后場(chǎng)消隱信號(hào)前沿約為160 s。 第

52、一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 三、 均衡、 開槽脈沖及復(fù)合同步信號(hào) 1.均衡脈沖 由于同步信號(hào)電平高于消隱信號(hào)和圖像信號(hào), 因此可以 采用幅度分離法將行、 場(chǎng)同步信號(hào)從全電視信號(hào)中分離出 來。 分離后的行、 場(chǎng)同步信號(hào)如圖1-18(a)所示。 然后再利 用行、 場(chǎng)同步脈沖寬度不同, 采用積分電路取出場(chǎng)同步脈沖。 由于隔行掃描的奇、 偶場(chǎng)的場(chǎng)同步信號(hào)的起點(diǎn), 相對(duì)于 行同步信號(hào)的位置不同, 奇數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)同步信號(hào)A前沿與行同 步前沿相同, A的后沿與行同步前沿差半行; 而偶數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)同 步信號(hào)B是從半行處開始, 終止于整行處。 因此, 如果將圖1- 18中奇場(chǎng)場(chǎng)同步信號(hào)A和偶場(chǎng)場(chǎng)同

53、步信號(hào)B輸入到積分電路, 得到的積分波形是不崐同的, 如圖1-18(b)所示。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖1-18 行場(chǎng)同步脈沖和積分輸出波形 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 這樣, 由于兩場(chǎng)的場(chǎng)同步信號(hào)前沿與上一場(chǎng)最后一個(gè)行 同步相隔時(shí)間不同, 致使場(chǎng)同步前沿到達(dá)時(shí)積分電容上存在 的起始電壓不相等。 假如, 當(dāng)奇數(shù)場(chǎng)同步A到達(dá)的t1時(shí)刻, 前 面的行同步放電已使積分電容上電壓為零伏,偶數(shù)場(chǎng)同步B到 達(dá)的t1時(shí)刻, 積分電容上存在放電剩余電壓EC2值, 則造成對(duì)A、 B兩場(chǎng)同步積分起始電壓不同。 這樣, 奇場(chǎng)同步積分電壓將 延遲t1時(shí)間達(dá)到場(chǎng)掃描

54、振蕩器的觸發(fā)電平EC1值, 即奇數(shù)場(chǎng) 在t2時(shí)刻觸發(fā)、開始回掃; 偶場(chǎng)同步積分電壓將延遲t1時(shí)間 達(dá)到EC1值, 即偶數(shù)場(chǎng)在t2時(shí)刻觸發(fā)、 開始回掃。 由于t1 t1, 所以圖1-18(b)中的實(shí)際奇數(shù)場(chǎng)場(chǎng)周期TV小于TV。 同理, 實(shí)際的偶數(shù)場(chǎng)場(chǎng)周期將大于TV。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 隔行掃描要求兩場(chǎng)的場(chǎng)掃描時(shí)間必須相等, 才能保證 偶數(shù)場(chǎng)的掃描行準(zhǔn)確地嵌在奇數(shù)場(chǎng)各掃描行之間。如果 兩場(chǎng)掃描時(shí)間不等, 就不能保證準(zhǔn)確地隔行掃描, 嚴(yán)重時(shí) 將會(huì)產(chǎn)生并行現(xiàn)象, 使垂直清晰度下降。解決辦法, 在奇、 偶場(chǎng)的場(chǎng)同步信號(hào)前的2.5行期間內(nèi), 共設(shè)置5個(gè)周期為T H/2的均

55、衡脈沖, 以使兩個(gè)場(chǎng)同步脈沖前的2.5行期間內(nèi) 的波形相同, 使奇、偶場(chǎng)同步前沿到達(dá)時(shí), 積分電容上充 得的電壓基本相等。另外, 為使場(chǎng)同步前2.5行內(nèi)的平均電 平保持不變, 將5個(gè)均衡脈沖寬度減小一半, 為2.35s。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 同時(shí), 考慮到兩場(chǎng)場(chǎng)同步信號(hào)之后的積分波形不同 也可能對(duì)某些掃描電路有影響, 所以在場(chǎng)同步信號(hào)后面 也加了5個(gè)均衡脈沖, 使場(chǎng)同步脈沖結(jié)束之后的2.5行期 間內(nèi), 奇偶兩場(chǎng)的積分波形也完全一樣。 設(shè)置前后均衡脈沖波形參見后面圖1-20。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 2.場(chǎng)同步槽脈沖 由圖1-18可知,

56、 在場(chǎng)同步信號(hào)期間將丟失23個(gè)行同步 的信息, 以致收、發(fā)兩端在此期間不能保持嚴(yán)格同步, 這會(huì) 使屏幕圖像最上面的幾行出現(xiàn)不穩(wěn)定。為了使場(chǎng)同步信號(hào) 期間不丟失行同步信息, 要對(duì)場(chǎng)同步脈沖進(jìn)行開槽。 開槽的方式: 在奇數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)同步脈沖上開兩個(gè)、在偶數(shù) 場(chǎng)的場(chǎng)同步脈沖上開三個(gè)寬度均為4.7 s的槽, 槽的后沿應(yīng) 在原行同步脈沖上升沿的位置。這樣, 采用微分電路, 在場(chǎng) 同步開槽的后沿(上升沿)位置處就獲得了相應(yīng)的行同步尖 脈沖。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 奇偶場(chǎng)同步開槽波形如圖1-19所示。 由圖可見, 由 于奇偶兩場(chǎng)的場(chǎng)同步脈沖開槽位置不同, 也會(huì)使積分輸 出波形產(chǎn)生差

57、異。 于是在場(chǎng)同步期內(nèi)增加開槽, 即每半 行開一個(gè)槽(槽寬不變), 在奇、 偶兩個(gè)場(chǎng)同步信號(hào)上都 開五個(gè)槽脈沖, 這樣, 奇、 偶兩場(chǎng)槽脈沖的分布位置就完 全一樣了, 積分之后的輸出波形下凹數(shù)目及位置也就完 全相同了。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-19 場(chǎng)同步脈沖開槽后的波形 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 隔行掃描加均衡脈沖及增加槽脈沖后的同步信號(hào) 波形如圖1-20(a)、 (b)所示。 顯然, 這時(shí)奇、 偶兩場(chǎng)場(chǎng) 同步信號(hào)的積分輸出波形就一致了, 如圖1-20(c)。 從而 保證了奇場(chǎng)周期等于偶場(chǎng)周期, 保證了隔行掃描的準(zhǔn)確 實(shí)現(xiàn)。 第一

58、章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖 1-20 實(shí)際復(fù)合同步脈沖及積分輸出波形圖 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.4.4 全 電 視 信 號(hào) 全電視信號(hào)的波形如圖1-21所示。它由圖像信號(hào)及 六種輔助信號(hào)(場(chǎng)同步、 行同步、場(chǎng)消隱、行消隱、前 后均衡脈沖及槽脈沖)組成。 前面分析的圖像信號(hào)頻帶 寬度, 就是全電視信號(hào)的頻帶寬度, 因?yàn)楦鞣N周期的輔助 信號(hào)的最高頻率不超過圖像信號(hào)的最高頻率。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 圖1-21 黑白全電視信號(hào) 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 全電視信號(hào)有如下三個(gè)特點(diǎn): 1.脈沖

59、性 全電視信號(hào)由圖像信號(hào)、 同步信號(hào)、 消隱信號(hào)等 多種信號(hào)組合而成。 雖然圖像信號(hào)是隨機(jī)的, 既可以是 連續(xù)漸變的, 也可以是脈沖跳變的, 但輔助信號(hào)均為脈 沖性質(zhì), 這使全電視信號(hào)成為非正弦的脈沖信號(hào)。 2.周期性 由于采用了周期性掃描方法, 使全電視信號(hào)成為以 行頻或場(chǎng)頻周期性重復(fù)的脈崐沖信號(hào)。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 3.單極性 與圖像信號(hào)的單極性相同, 全電視信號(hào)也有正極性 與負(fù)極性之分, 圖1-21所示即為負(fù)極性黑白全電視信號(hào) 波形圖。 全電視信號(hào)中各輔助脈沖參數(shù)如下: 行消隱脈寬: 12 s 行同步脈寬: 4.7 場(chǎng)消隱脈寬: 1 612s 場(chǎng)同步脈寬

60、: 160 槽脈沖寬: 4.7s 均衡脈沖寬: 2.35s 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) 1.5 電視信號(hào)的發(fā)送電視信號(hào)的發(fā)送 1.5.1 視頻信號(hào)發(fā)送前的補(bǔ)償處理 從攝像機(jī)送來的圖像信號(hào)通常要在電視臺(tái)中心機(jī) 房的調(diào)像臺(tái)和導(dǎo)演控制臺(tái)進(jìn)行以下的補(bǔ)償處理: (1) 電纜校正。 由于攝像機(jī)離中心機(jī)房往往比較遠(yuǎn), 電纜較長, 它的分布電容和電感會(huì)使信號(hào)的高頻分量跌 落, 影響圖像清晰度。 為此, 設(shè)置一電纜校正放大器, 通 過調(diào)節(jié)電路的幅頻特性, 使信號(hào)的高頻分量得到補(bǔ)償。 第一章第一章 廣播電視的基本知識(shí)廣播電視的基本知識(shí) (2) 黑斑校正。 由于多種原因, 比如攝像機(jī)鏡頭的各