黑白全電視信號

1、黑白全電視信號 黑白全電視信號的組成電視為了重現(xiàn)圖象，必須傳送圖象信號；為了消去行、場掃描的回掃線，使其不干擾正常的圖象，必須傳送行、場消隱信號；為了保證掃描的同上，必須傳送復(fù)合同步信號。為了讓這三種信號能用一個(gè)通道傳送，并在接收端可以方便地將它們分開，必須在發(fā)端按一定規(guī)律將這三種信號組合起來，這個(gè)合成信號稱為黑白全電視信號。上一節(jié)已經(jīng)介紹了復(fù)合同步信號。本節(jié)先介紹圖象信號和復(fù)合消隱信號的特點(diǎn)，然后介紹黑白全電視信號的合成，最后討論黑白全電視信號的頻域的時(shí)域特性。一、圖象信號圖象信號是攜帶著一行行、一場場景物信息的電信號，通常它是由攝象管產(chǎn)生的。怎樣畫出某些特殊圖象的信號波形呢？依據(jù)有兩點(diǎn)：攝

2、象管經(jīng)電子束掃描將一幅圖象的亮度分布進(jìn)行象素分解，使之轉(zhuǎn)變成按逐行逐場時(shí)間順序排列的電信號。攝象管某時(shí)刻輸出的電流信號正比于該時(shí)刻電子束所掃描象素的亮度大小。例如電視臺每天播發(fā)的一幅八條從白到黑寬度相等的垂直條圖象，如圖1.4-1（a）所示，其特點(diǎn)是：只有水平方向變化，而無垂直方向變化，所以它是按行周期變化的。按照信號幅度正比于亮度大小的原則畫出一行的信號波形如圖1.4-1（b）所示。由于圖1.4-2（a）所示的只有垂直方向變化，而無水平方向變化，顯然它是按場周期變化的。采用類似方法畫出一場的信號波形如圖1.4-2（b）所示。由上兩例可見，因?yàn)閳D象亮度只有正值而無負(fù)值，所以圖象信號也是單極性的

3、。黑色的信號電平對應(yīng)為零，灰色和白色的信號電平都是正值而無負(fù)值。圖象信號的極性在電路傳送與處理過程中是經(jīng)常變化的，如電路某處為正極性，經(jīng)過一次放大倒相后，就變成負(fù)極性的了。為了方便起見，有如下規(guī)定：若圖象越亮，信號電平越高，則稱為正極性圖象信號。反之若信號電平隨著圖象亮度的增加而降低，則稱為負(fù)極性圖象信號。上述兩例所對應(yīng)的負(fù)極性圖象信號分別如圖1.41（c）和圖1.4-2（c）所示。二、復(fù)合消隱脈沖前面已經(jīng)指出：為了消去行、場逆程掃描線（簡稱回掃線），必須由同步機(jī)產(chǎn)生行、場消隱脈沖。行消隱脈沖使攝象管與顯象管的電子束在行逆程期間截止，消去行回掃線：場消隱脈沖在場逆程期間使電子束截止，消去場回掃

4、線，從而避免它們對正常圖象的干擾。按時(shí)間順序?qū)⑿邢[脈沖序列和場消隱脈沖序列組合在一起稱為復(fù)合消隱脈沖，如圖1.4-3所示。我國廣播電視規(guī)定：行消隱脈寬為12s，場消隱脈寬為：25H121,612s。由于廣播電視采用奇數(shù)行隔行掃描，相鄰兩場行消隱的相對位置差半行，所以復(fù)合消隱脈沖是按幀（兩場）周期重復(fù)變化的。三、黑白全電視信號的組成黑白全電視信號由圖象信號、復(fù)合同步信號和復(fù)合消隱信號組合而成。為了使三者互不干擾，并且在接收端能夠方便可靠地進(jìn)行分離，黑白全電視信號按下列方式組成：1. 圖象信號安排在行、場掃描的正程，復(fù)合消隱和復(fù)合同步信號安排在行、場掃描的逆程。2.圖象信號位于白色和黑色電平之間

5、，復(fù)合消陷信號的電平規(guī)定比黑色電平稍黑。消隱電平和圖象黑色電平之差稱為黑色電平提升。黑色電平提升量D等于圖象白色電平與消隱電平差值的05，如圖1.4-4所示。3.復(fù)合同步電平比復(fù)合消隱電平具有更黑的電平，即“比黑還黑”。這樣復(fù)合同步信號與圖象信號、消隱信號在幅度上有較大的差別，便于在接收端用簡單的限幅器（即同步分離級），從全電視信號中分離出復(fù)合同步信號。圖象信號和復(fù)合消隱信號不必要再分開，可以直接送給顯象管作為圖象信號使用。對于圖1.4-1（a）所示的圖象，圖1.4-4畫出它一行的全電視信號。從中可見，圖象信號、行消隱信號、行同步信號三者在時(shí)間與幅度上的差別；黑色電平提升量D等于消隱電平與白色

6、電平差值（70）的05。圖1.4-5（a）和（b）分別畫出了實(shí)際的偶數(shù)場和奇數(shù)場在場逆程前后的全電視信號波形，圖中標(biāo)出了圖象信號、復(fù)合消隱信號、復(fù)合同步信號、均衡脈沖、槽脈沖之間在時(shí)間與幅度上的關(guān)系。行消隱信號有1.5s的前肩，它是為了確保行同步前沿的準(zhǔn)確性，使之不受行消隱前面因圖象內(nèi)容不同而對應(yīng)信號電平也不相同所造成的行同步起始時(shí)刻不準(zhǔn)確現(xiàn)象。若無消隱前肩，當(dāng)消隱前沿的前面圖象信號近乎黑電平時(shí)，在同步脈沖來到時(shí)刻從黑電平升到同步脈沖頂?shù)慕r(shí)間較短，而當(dāng)消隱前沿的前面為白電平時(shí)，在同步脈沖來到時(shí)刻從白電平升到同步脈沖頂?shù)慕r(shí)間稍長一點(diǎn)，從而導(dǎo)致在不同圖象內(nèi)容情況下，行同步起始時(shí)刻存在時(shí)間誤

7、差。行消隱信號有5.8s的后肩，它是消隱電平的量測基準(zhǔn)，反映了消隱電平的高低。在視頻通道中當(dāng)信號經(jīng)過耦合電容失去直流后，若要恢復(fù)直流分量，通常是對消隱后肩的電平進(jìn)行鉗位而恢復(fù)直流分量的。彩色電視還要在消隱后肩上安放作為色度副載波基準(zhǔn)的色同步信號。綜上所述，黑白全電視信號具有三大特征：周期性、單極性和脈沖性。由于電視采用周期性的掃描，所以電視信號具有明顯的行、場周期性或準(zhǔn)周期性。由于圖象亮度只有正值而無負(fù)值；所以電視信號是單極性的，這與聲音信號不同，聲音信號是雙極性的。電視信號的脈沖性表面為兩點(diǎn)：其一，圖象信號本身是一系列象素所產(chǎn)生的電脈沖信號組合而成的。其二，復(fù)合消隱和復(fù)合同步信號都是周期性的

8、脈沖信號。1.4.2 黑白全電視信號的頻譜結(jié)構(gòu)由于電視采用掃描行來分解圖象，并按場頻或幀頻重復(fù)，盡管圖象內(nèi)容是隨機(jī)的，但是電視信號仍具有行、場或幀的準(zhǔn)周期性。眾所周知，周期性函數(shù)的頻譜是離散的，非周期函數(shù)的頻譜是連續(xù)的。電視信號（函數(shù)）也應(yīng)該遵守這一規(guī)律。欲求出一般活動圖象電視信號的頻譜結(jié)構(gòu)，應(yīng)先對最簡單的靜止圖象信號進(jìn)行分析。圖1.46（a）所示圖象只有水平方向變化，相應(yīng)信號以行周期重復(fù)變化的，如圖1.4-6（b）所示。將此信號用傅氏級數(shù)展開：上式中，是行角頻率；為復(fù)振幅，n為行頻的諧波次數(shù)，它由電視信號的帶寬f決定，nf/fH。此信號的頻譜是離散的，如圖1.4-6（c）所示。圖1.4-7（

9、a）所示圖象只有垂直方向變化，其圖象信號是按場周期變化的。如圖1.4-7（b）所示并用傅氏級數(shù)展開：上式中，是場角頻率，為復(fù)振幅，m為場頻的諧波次數(shù)，此信號的頻譜也是離散的，如圖1.4-7（c）所示。圖1.4-8（a）所示圖象既有水平方向也有垂直方向的變化，對應(yīng)信號波形如圖1.4-8（b）所示。不難看出，它是前面兩例中信號相乘的結(jié)果，即上式中： 為復(fù)振幅。由上式可以看出，信號的頻譜線分布在等頻率點(diǎn)上，如圖1.4-8（c）所示。由此，我們?nèi)〕鰳O其重要的結(jié)論：上述電視信號的頻譜是由行頻的基、諧波為主頻譜線和分布于它們兩側(cè)的以場頻的基、諧波為副頻譜線的離散頻譜群組成的。式（1.4-3）及其結(jié)論雖然是

10、從最簡單的靜止圖象分析得到的，但是可以推廣到一般靜止圖象。因?yàn)槿我庖环o止圖象的信號u（t）均可以分解成有限個(gè)行周期函數(shù)uH（t）和場周期函數(shù)uV（t）乘積之和，而每個(gè)子積都具有式（1.4-3）所示的頻譜結(jié)構(gòu)，故一般靜止圖象信號仍具有上述頻譜結(jié)構(gòu)，如圖1.4-9所示。通常，當(dāng)圖象內(nèi)容在垂直方向變化緩慢的情況下，副譜線將很快衰減。例如，不超過幾十對。這樣，粗略地看，就構(gòu)成以行頻為間隔的一簇簇譜線群，每一譜線群的結(jié)構(gòu)如圖1.4-9（b）所示。在隔行掃描情況下，重復(fù)周期應(yīng)該是幀頻。按理說，副譜線應(yīng)以幀譜為間隔重復(fù)。但是，由于行間相關(guān)性，相鄰行變化大體相同，所以一幅圖象可以認(rèn)為主要是按場頻重復(fù)變化，但是奇、偶兩場稍有差別。因此隔行掃描的頻譜結(jié)構(gòu)應(yīng)為：副譜線仍然以場頻為主重復(fù)，在場頻諧波中間夾著幅度較小的幀頻諧波，如圖1.4-9（b）所示。對于活動圖象，頻譜將成為連續(xù)的，但是只要動作速度較慢，每幅畫面內(nèi)容變化不大，則仍將具有上述頻譜的大致特點(diǎn)。從圖1.4-9可見：黑白電視圖象信號（亮度信號）的能量評分