電視圖象的基本參量

1、資料內容僅供您學習參考，如有不當之處，請聯(lián)系改正或者刪除電視圖象的基本參量§lo5電視圖象的基本參量在最理想的情況下，顯象管熒光屏上重現(xiàn)圖象應該和原景物一樣.就是說它的兒何形狀，相對大小、細節(jié)的清晰程度、亮度分布及物體運動的連續(xù)感等，都要與直接看景物一樣.實際上要做到完全一樣是不可能的.對于黑白電視來說，電視圖象主要有以下幾個參量。lo5.1圖象的幾何特性根據(jù)人眼視覺特性，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.根據(jù)這一特點，目前各國電視機屏幕都采用矩形，寬高比為4：3;但有些顯象管為了節(jié)約掃描功率，采用5:4的寬高比。在高清晰度電視中，普遍認

2、為幅型比取5：3更為適宜。屏幕的大小常用對角線尺寸來衡量,并習慣于用英寸表示，如9英寸(23cm)、12英寸(31cm)、16英寸(40cm)、19英寸(47cm)等.另外，電視屏幕上重現(xiàn)圖象的形狀、大小、相對位置應該與原來景物相似。兒何形狀的不一致叫圖象畸變，畸變程度可用棋盤圖形來測定.圖L51(a)的電視測試信號發(fā)生器發(fā)出的棋盤格圖形,收端如果正確重現(xiàn)這個圖形，則電視系統(tǒng)沒有圖象畸變?？墒牵捎谛?、場掃描鋸齒波電流線性不良，如圖1。57(d)、(e)所示，將會產生圖象非線性畸變，如圖1。5-1(b)和(c)所示。網1.5T圖象的祚戊性畸變對于這類圖象的非線性畸變，可以分別用行、場非線性失真

3、系數(shù)Bx和Bv表示,即：2 / 9資料內容僅供您學習參考，如有不當之處，請聯(lián)系改正或者刪除實驗表明：當非線性系數(shù)小于10%時、觀眾一般是不會感覺到有圖象畸變的。另外，由于顯象管或偏轉系統(tǒng)不良等原因，還會產生另一種圖象畸變，如圖1.5-2所示.圖(a)稱為枕形畸變(失真)，圖(b)稱為桶形失真，可用幾何畸變系統(tǒng)也表示光柵幾何畸變的程度，即：G(1。52)實驗表明：Dg小于3%時,圖象幾何畸變尚不顯著。通常，在接收機的掃描電路中設有校正電路，對上述兩種崎變加以校正.1.5.2圖象的亮度、對比度與灰度一、電視圖象的亮度這里是指圖象的平均亮度。根據(jù)人眼視覺特性，并不要求電視圖象恢更原來景物的亮度，這就

4、給確定電視圖象的亮度較大的自由度：但是不同的環(huán)境亮度要求電視圖象具有不同的平均亮度，以保證重顯必需的對比度和亮度層次(灰度)，使人們長時間觀看時不致于過分疲勞。根據(jù)實際要求，電視圖象的平均亮度應不小于30尼特，最大亮度應大于60150尼特。二、電視圖象的對比度與灰度圖象中最亮處的亮度(Bmax)和最暗處亮度(Bmin)之比稱為對比度(C),即:C=Bmax/Bmin。當計及環(huán)境亮度Bq時的對比度.(1.1)因此，觀看電視時外界的雜散光線照射到屋幕上，就會使屏群暗處的亮度堵加而造成對比度下降。電視圖象是由許多亮度不同的象素組成的，圖象從亮到暗之間的亮度層次稱為灰度。如果能分辨的亮度層次越多，圖象

5、就顯.得越細膩、柔和。一般來說,對比度C越大，圖象黑白層次應當越豐富另外，能分辨的黑白層次還受值的限制。若已知圖象對比度，根據(jù)人眼的對比度靈敏度閾嘉可以用如下方法計算能分辨的亮度層次。設圖象最小亮度為Bmin=Bl,人眼所能分辨的第二級亮度為：B2=Bl+B1=（1+）B1第三級亮度為：B3=B2+B2=（1+）2B1依此類推，所能分辨出的第n級亮度Bn為：Bn=（1+）lBl=Bmax所以對比度C二3二（1+號-】為加1等式兩邊取對；：,可得眼睛所能分辨的比：為：i衿山（1+4”（1時，上式簡化為:咫-InC二",lgC§匕由上式可知，人眼所能分辨的亮度層次與圖象對比度的

6、對數(shù)成比例，與對比度靈敏度閾成反比變化°根據(jù)人眼視覺特性，對主觀感覺來說，重現(xiàn)圖象應與實際景物具有相同的對比度和灰度，這樣，就能給人以真實感覺。實際景物的對比度一般都不超過100。因為，在一定照度下，最后的募過于白石膏，其反向系數(shù)接近于1：最黑的暮過于黑絲絨，其反射系數(shù)為0.01。因此為r不失真地傳送圖象，要求重現(xiàn)圖象的對比度也為wo.由于實際環(huán)境亮度的影響，所以重現(xiàn)圖象的對比度往往達不到100,一般能達至IJ3O4O也就滿意了°W|C=40.C=0.05時，得n=74：而C=10時用=46。在電視屏幕亮度高時，50Hz場頻引起閃爍感，造成分辨力下降，因此實際（值比0。05

7、還大些，結果使得電視圖象的黑白層次有所降低.1 .5.3圖象清晰度與電視系統(tǒng)分解力一、圖象清晰度它是指人主觀感覺到的圖象重現(xiàn)景物細節(jié)的可懂與逼真的程度。分別用人眼在水平方向或垂直方向所能分辨的象素數(shù)來定量描述，相對應的稱為水平清晰度和垂直清晰度;并用“級數(shù)”或"行數(shù)”作單位。清晰度既與電視系統(tǒng)本身的分解力有關，也與規(guī)察者的視力狀況有關.在評價圖象清晰度時，應由一批視力正常的觀眾或專家來進行。如果人眼最小分辨角（視敏角）為仇在分辨力最高的垂直視線角15。內所能分辨的線數(shù)應為：z=i50/e當e分別為認1°52時,Z對應的為900線、600線、450線,由于人眼長期觀看圖象容易

8、疲勞,一般取6=1。5所以，電視圖象的垂直清晰度應為600線左右。二、電視系統(tǒng)的分解力它是指電視系統(tǒng)本身分解象素的能力，它不受人眼視力的影響.電視系統(tǒng)分解力的高低，可以通過專川儀器來測定.一股來說掃描行數(shù)越多，電子束聚焦適中，信道通頻帶越寬，電視系統(tǒng)的分解力越高。1。垂直分解力（M）垂直分解力是指沿著圖象垂直方向上能夠分辨的象素數(shù)目°其一，它與分解圖象有效行數(shù)（1-B）Z成正比:其二，它與掃描電子束和被掃描象素的相對位置有關，如圖1.5-3所示.當電子束與被掃描象素位置最佳時,如圖（a）的左列所示，分解力M=（fl）儺單元對髓分解(1-p)Z為最高：當兩者相互位置如圖(a)的中列所示

9、時,分解力最低。只有將垂直象素點減半,方可分解.故乂=.根據(jù)大量圖象的統(tǒng)計平均得到：比1(1一£)2(15-6)式中,k”7是克爾(Kell)系數(shù)。按我國電視標準,Z=625,0=0。08,故M=400線。這相“1于視力只有65(即視坡角為7)的人所能分辨的線數(shù)，故目前的電視圖象是不夠清晰的，要實現(xiàn)高清晰度電視，增加行數(shù)勢在必行,2 .水平分解力(N)電視系統(tǒng)沿著圖象水平方向能分解的象素數(shù)目叫做水平分解力。水平方向的分解力由電視通道設備的通領帶寬度和電子束橫戰(zhàn)面的大小決定。圖1.5-4是一幅黑白相間的豎條圖象，對應電視信號是以行周期重更的一串矩形脈沖.顯然，沿水平方向條弦數(shù)越久一行內

10、的電壓變化次數(shù)越多，信號頻譜也就越寬。由于傳送通道的頻帶寬度總是有一定限制的,因而水平分解力也受到限制.圖1.5T豎條圖象及相板的信號波形圖下面討論電子束的橫截面對水平分解力的影響。在圖1c54中，如果電子束截面無窮小，則相應信號波形是理想的矩形脈沖：若電子束直徑與條紋寬度相當時，則相應信號將是具有一定直流成分的正弦波。設所傳送圖象亮度如圖1.55(a)所示，從左到右亮度從L1躍降到L2由于發(fā)端電子束直徑d不是無窮小,故攝象管輸出信號不能從U1躍降到U2,產生一定寬度的過渡(如圖b)：另外，設顯象管的電子束直徑與象素的相對尺寸與發(fā)端相同，則重現(xiàn)的亮度將延伸2倍象素的寬度，如圖1.55(c)所示

11、,使圖象的邊緣和細節(jié)展覽。當圖象細節(jié)的尺寸小于電子束直徑時，不僅產生邊界佟I1.5T整條圖象及相應的信號波形圖的模糊，還導致形成的電視信號幅度減小，如圖1.5-6所示。當細節(jié)小到一定程度時，電視信號的幅度變化甚至看不出來，使水平方向圖象細節(jié)對比度降低。綜上所述，水平分解力受到收發(fā)端電子束直徑大小的限制，這種現(xiàn)象稱為孔辣闌效應.其中，攝象管的孔闌效應影響是主要的。為此，在發(fā)送端的通道中采用孔闌校正電路來加以補償。研究表明:孔闌效應雖使圖象信號的高須分量幅度下降，但是這些頻率分量的相位并不改變，這一點對設計孔闌校正電路是重要的c可見，耍提高水平分解力，必須要求掃描電子束足夠細：但如果太細/，在規(guī)定

12、的掃描行數(shù)下，又不足以覆蓋整個畫面，使行與行之間有明顯的空隙,從而降低r傳輸效率。因此，電子束直徑的大小要適當，一般以等于一幀畫面的高度除以掃描行數(shù)為宜。這樣，當掃描行數(shù)選定后，電子束直徑的大小和水平方向的分解力也就大致決定了。實驗表明，水平分解力與垂直分解力和當時圖象質量為最佳。因此，考慮到光柵寬度為高度的k（端型比）倍，所以,水平方向的分解力（也就是一行內所必須分解的黑白條紋數(shù)）為=*=反。-£耀a*）視頻通道的通頻帶則應當滿足這一水平分解力的要求.1。5.4視頻信號帶寬、場領與掃描行數(shù)的S) /“5625Hz(歷 /= 31250Hz(O 片 50Hz確定一、視頻信號的頻帶寬度

13、國L5J幾和典型的因復圖象信號又稱視頻信號。欲求其頻帶寬度，必須知其最高和最低頻率。圖象信號的最低頻率幾乎接近于零。圖1。5-7(a)、(b)、(c)所示的圖象對應的頻率分別為:15625Hz、31250Hz和50Hz.任一景物(或圖象)都有一定的背景亮度，反映在圖象信號上是信號的直流分量，其頻率接近于零。圖象細節(jié)越細，信號的頻率越高.假設傳送一幅全是細節(jié)的圖象，其細節(jié)大小相當于一個象素，即等于一個掃描點的大小,由式(157)知，在行正程時間Tw內水平方向能分解N=kk1(1-QZ個象素，所以沿水平方向掃過一個象素所需的時間為：一"臉()5d-N*N九初/孔闌如一明：掃描電C-象素大

14、小相當時，其圖象信號近似為正弦波，故圖象信號的最高頻率為:3DUXX1 NfPZ2%20-")在逐行掃描情況下，及=體，所以=!腋1上述了21-a"此九隔行掃描情況下，叁二寡因此準火=4/3的=501422=625,(1=18%,0=8%卜1=0。7。若采用逐行掃描，則加=£2-fnin=fmaxF0.2MHz：若采用隔行掃描，則5。1MH乙上述結果正符合通信系統(tǒng)中傳送信息的時間和帶寬成反比例的基木規(guī)律。對于每幀圖象信息，逐行掃描所需要時間為：1/fF=1/fv=1/50=20ms,而隔行掃描所需要時間為：1/fF=1/0.5fv=1/25=40ms。由于隔行掃描

15、的傳送時間增加一倍，所以傳送信號帶寬減少一倍,又因為隔行掃描的場頻仍然是50Hz.故可以保證圖象無閃爍感覺，因此世界各國的電視都受無例外地采用隔行掃描。根據(jù)上述“噂結果，我國視頻傳輸通道的通頻帶規(guī)定為6MHz0二、場頻的確定選擇場掃描頻率時，主要考慮光柵無閃爍、不受電源干擾，傳送活動圖象有連續(xù)感、圖象信號占用帶寬盡可能窄等因素。從式(1.5-9)知，若要圖象信號頻帶窄，場頻應降低。若要求電視圖象中人物的動作有連續(xù)感，即沒有跳動的感覺，根據(jù)電影的經驗，利用人眼的視覺惰性，如果每秒鐘換幀在20次以上，就能很好地反映一般運動速度的活動景象，使人產生連續(xù)感。場頻定為2025Hz.可以滿足活動景物的連續(xù)

16、感,但是，此時存在著大面積的光柵閃爍，長時間觀看，容易造成疲勞.為避免光柵的閃爍，場須一定要大于監(jiān)界閃爍頻率,即fv248H乙為r避免電源的干擾，場頻成與電源頻率相同并且鎖定。若場頻與電源頻率不相同,接收機電源泄波器不完善，以及雜散電源磁場的影響，電視圖象會產生扭曲搜動和滾道”現(xiàn)象（即圖象上出現(xiàn)一條寬的橫亮暗帶上下滾動）o如果場頻與電源頻率同步鎖定后，上述t擾就會固定不動，眼造就會逐步習慣這種干擾，不會產生不適應的感覺.隨著彩色電視的發(fā)展，遠距離傳輸電視信號的發(fā)展和國際間交換電視節(jié)目的日益頻繁，場頻與電源同頻鎖相的關系已經無法保持現(xiàn)代接收機的生產工藝水平已能克服這些電源的干擾，因此場頻與電力網

17、頻率相同的要求并非必要。但是目前各國的場頻還是與本國的電源頻率相同，所以我國電視的場頻等于50HZo由于新式顯象管的屏幕亮度不斷提高，臨界閃爍頻率已經超過50Hz,所以場頻選60Hz為宜。三、掃描行數(shù)Z的確定掃描行數(shù)的確定,主要考慮圖象的清晰度與圖象信號帶寬兩方面的因素。由式（1。5-6）和式（1。57）可知,當行數(shù)Z增加時，圖象清晰度增加。由于圖象信號帶寬Af與行數(shù)Z的平方成正比，行數(shù)增加會使帶寬急劇增加，視頻帶寬的增加會使在一定波段中可安排的電視頻道數(shù)目減少：同時，視頻帶寬的增加將導致電視設備的豆雜化,當屏幕的高度h與觀看距離L等于1：4時，整個屏幕（幅型比為4：3）恰好落入垂直視線角為15。、水平視線角為20號J區(qū)域，此時人眼分辨力最高。前而已經指出，當人眼分辨角為"、1.5用12,時，電視圖象垂直方向（對應視線處為15。）極限的清晰度應為90