電視圖像的形成及形式ppt課件

1、 第二章之一、電視圖像 的構(gòu)成及掃描方式 2.1 電視的根本知識電視的根本知識 2.1.1 電視的頻段劃分電視的頻段劃分 無線電廣播電視信號的傳送方式：無線電廣播電視信號的傳送方式： VHF(30300MHz) 無線電波，有線電視信號兩種方式。無線電波，有線電視信號兩種方式。 UHF(3003000MHz) 中波中波:0.5MHZ1.6MHZ SHF(330GHz) 短波短波:1MHZ30MHZ EHF(30300GHz) 廣播節(jié)目有調(diào)頻、廣播節(jié)目有調(diào)頻、 調(diào)幅兩種方式：調(diào)幅兩種方式： 調(diào)幅中波波段：調(diào)幅中波波段： 525-1605KHZ 調(diào)頻波段：調(diào)頻波段： 88-108MHZ 電波傳輸?shù)耐?/p>

2、徑 電視頻段劃分：電視頻段劃分： 模擬電視每個頻道的帶寬為模擬電視每個頻道的帶寬為8MHZ，頻道劃分見，頻道劃分見P30表表13。 L段段15頻道頻道, 頻率范圍：頻率范圍： 48.5MHZ92MHZ 載波、調(diào)制調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、發(fā)射、解調(diào)振載波、調(diào)制調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、發(fā)射、解調(diào)振幅檢波、鑒頻、鑒相幅檢波、鑒頻、鑒相 H段段612頻道頻道,頻率范圍：頻率范圍： 167223MHZ U段段1324頻道頻道,頻率范圍：頻率范圍： 470566MHZ； 2568頻道，頻率范圍：頻道，頻率范圍： 606958MHZ 全頻段電視在各頻道之間添加了增補頻道全頻段電視在各頻道之間添加了增補頻道: 在在111

3、167MHZ之間，設(shè)置之間，設(shè)置Z-1Z-7共共7個增補頻道個增補頻道; 在在223295MHZ之間添加了之間添加了Z-8Z-16共共9個增補頻道個增補頻道; 在在295470MHZ之間添加了之間添加了Z17Z37共共21個有線電個有線電視增補頻道。視增補頻道。 這樣我們可以看這樣我們可以看68個根本頻道和個根本頻道和37個增補頻道的有線個增補頻道的有線數(shù)字電視或全頻道節(jié)目。數(shù)字電視或全頻道節(jié)目。 2.1.2 電視技術(shù)規(guī)范電視技術(shù)規(guī)范 有黑白電視和彩色電視技術(shù)規(guī)范。有黑白電視和彩色電視技術(shù)規(guī)范。彩電是在黑白電視的根底上附加彩色量彩電是在黑白電視的根底上附加彩色量的色度信號，構(gòu)成彩色全電視信號。

4、的色度信號，構(gòu)成彩色全電視信號。 黑白電視機(jī)的技術(shù)規(guī)范包括電視系統(tǒng)黑白電視機(jī)的技術(shù)規(guī)范包括電視系統(tǒng)的掃描方式、掃描行數(shù)、場頻、行頻、的掃描方式、掃描行數(shù)、場頻、行頻、圖象基帶寬度、射頻帶寬、調(diào)制極性、圖象基帶寬度、射頻帶寬、調(diào)制極性、伴音調(diào)制位置和方式等等多種技術(shù)參數(shù)。伴音調(diào)制位置和方式等等多種技術(shù)參數(shù)。 經(jīng)國際無線電咨詢委員會經(jīng)國際無線電咨詢委員會CCIR規(guī)范后，建議全世界采用規(guī)范后，建議全世界采用13種黑白電視種黑白電視技術(shù)規(guī)范，它們的代號分別為技術(shù)規(guī)范，它們的代號分別為CCIR-A，M，N，C，B，H，G，I，D，K，L，E等。等。 我國采用的是我國采用的是CCIR-D規(guī)范。規(guī)范。 彩色

5、電視是在黑白電視的根底上再傳送彩色電視是在黑白電視的根底上再傳送彩色信號構(gòu)成的兼容制，彩電全電視信彩色信號構(gòu)成的兼容制，彩電全電視信號的構(gòu)成包括：號的構(gòu)成包括：1、亮度信號、亮度信號Y2、色度信號、色度信號R-Y、B-Y3、色同步信號、色同步信號4、復(fù)合同步信號、復(fù)合同步信號5、復(fù)合消隱信號、復(fù)合消隱信號其中的亮度信號能為黑白電視機(jī)所接納、解其中的亮度信號能為黑白電視機(jī)所接納、解調(diào)，復(fù)原成黑白圖象。調(diào)，復(fù)原成黑白圖象。 2.1.3 彩色電視制式彩色電視制式國際無線電咨詢委員會認(rèn)可的三種彩國際無線電咨詢委員會認(rèn)可的三種彩電制式有：電制式有：NTSC制、制、PAL制和制和SECAM制。制。 NTS

6、C制是美國在制是美國在1953年研制勝利的，年研制勝利的，它是國家電視體制委員會的縮寫它是國家電視體制委員會的縮寫 National evision Committe。美。美國、日本、加拿大、我國臺灣等地采用。國、日本、加拿大、我國臺灣等地采用。 PAL制是聯(lián)邦德國在制是聯(lián)邦德國在1962年研制勝利年研制勝利的一種電視體制，是逐行倒相正交平衡的一種電視體制，是逐行倒相正交平衡調(diào)幅制的縮寫，簡稱相位逐行正交調(diào)幅制的縮寫，簡稱相位逐行正交Phase Alternation Line 。中國、。中國、德國、意大利、新加坡等國采用此制式。德國、意大利、新加坡等國采用此制式。 SECAM制是法文制是法文

7、“順序傳送彩色與存儲順序傳送彩色與存儲的縮寫，由法國在的縮寫，由法國在1959年研制，年研制，1966年定年定型，具有較強的抗色失真才干，但兼容性較前型，具有較強的抗色失真才干，但兼容性較前兩種制式差。目前法國、俄羅斯、波蘭、埃及兩種制式差。目前法國、俄羅斯、波蘭、埃及等國采用。等國采用。 我國的彩色電視在我國的彩色電視在CCIR-D的根底上采用的根底上采用PAL制，所以又稱為制，所以又稱為CCIR-D/PAL制。英國也制。英國也采用采用CCIR-D/PAL制。制。 美、日采用美、日采用CCIR-M/NTSC制。制。 波蘭采用波蘭采用CCIR-D/SECAM制等等。制等等。 2.2 彩色圖像的

8、攝像和顯像原理彩色圖像的攝像和顯像原理2.2.1 彩色電視攝像及信號輸出方式彩色電視攝像及信號輸出方式 攝像時經(jīng)過鏡頭系統(tǒng)和分色鏡把彩色圖像分?jǐn)z像時經(jīng)過鏡頭系統(tǒng)和分色鏡把彩色圖像分解成三幅三基色圖像，分別投射到三個攝像管靶解成三幅三基色圖像，分別投射到三個攝像管靶面，拍攝下三幅圖像畫面。然后經(jīng)過信號傳送的面，拍攝下三幅圖像畫面。然后經(jīng)過信號傳送的方式把三基色信號傳送出去。假設(shè)經(jīng)過三個顯象方式把三基色信號傳送出去。假設(shè)經(jīng)過三個顯象管再經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)把這三基色信號投射到屏幕上，管再經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)把這三基色信號投射到屏幕上，就可以復(fù)原出彩色信號。見圖就可以復(fù)原出彩色信號。見圖16。 實踐上假設(shè)按照上述的

9、原理需求三個傳輸通實踐上假設(shè)按照上述的原理需求三個傳輸通道占據(jù)道占據(jù)18MHZ的帶寬，且不能與黑白電視機(jī)兼容。的帶寬，且不能與黑白電視機(jī)兼容。如今的彩電系統(tǒng)經(jīng)過編碼緊縮信號頻帶，使傳輸如今的彩電系統(tǒng)經(jīng)過編碼緊縮信號頻帶，使傳輸通道的寬度緊縮為通道的寬度緊縮為6MHZ，并實現(xiàn)黑白電視的兼容。，并實現(xiàn)黑白電視的兼容。 圖圖16b 遙控彩電接納機(jī)構(gòu)造框圖遙控彩電接納機(jī)構(gòu)造框圖 2.2.2 顯像管任務(wù)過程顯像管任務(wù)過程 我們?nèi)缃竦牟孰婏@像管是內(nèi)部具有三我們?nèi)缃竦牟孰婏@像管是內(nèi)部具有三支電子槍的彩管，熒光屏上按一定規(guī)律涂支電子槍的彩管，熒光屏上按一定規(guī)律涂敷著嚴(yán)密陳列的紅、綠、藍(lán)三色熒光粉。敷著嚴(yán)密陳列

10、的紅、綠、藍(lán)三色熒光粉。三注電子束在掃描過程中各自轟擊相應(yīng)的三注電子束在掃描過程中各自轟擊相應(yīng)的熒光粉，發(fā)出相應(yīng)的單色光。將三基色電熒光粉，發(fā)出相應(yīng)的單色光。將三基色電信號分別加在彩色顯像管三個陰極上，控信號分別加在彩色顯像管三個陰極上，控制各自電子束的強弱，使彩色顯像管屏幕制各自電子束的強弱，使彩色顯像管屏幕上呈現(xiàn)三幅基色圖像，由于它們嚴(yán)密鑲嵌上呈現(xiàn)三幅基色圖像，由于它們嚴(yán)密鑲嵌在一同，根據(jù)空間相加混色原理，人眼覺在一同，根據(jù)空間相加混色原理，人眼覺得他們是一幅彩色圖像見圖得他們是一幅彩色圖像見圖1-11。 2.2.3 自會聚彩色顯象管及外圍部件自會聚彩色顯象管及外圍部件 自會聚彩色顯象管管

11、頸外部有偏轉(zhuǎn)線圈、自會聚彩色顯象管管頸外部有偏轉(zhuǎn)線圈、六極磁環(huán)、色純度磁環(huán)二級磁環(huán)、橡皮六極磁環(huán)、色純度磁環(huán)二級磁環(huán)、橡皮契、磁屏蔽罩和消磁線圈等部件。如今都采契、磁屏蔽罩和消磁線圈等部件。如今都采用單槍三束自會聚彩色顯象管圖用單槍三束自會聚彩色顯象管圖112。 燈絲加熱陰極使電子逸出，在陰極附燈絲加熱陰極使電子逸出，在陰極附近產(chǎn)生電子云。用加速極使電子加速，在高近產(chǎn)生電子云。用加速極使電子加速，在高壓，行、場偏轉(zhuǎn)線圈作業(yè)下使電子束在屏幕壓，行、場偏轉(zhuǎn)線圈作業(yè)下使電子束在屏幕上掃描，構(gòu)成逐行逐場的掃描光柵，組成畫上掃描，構(gòu)成逐行逐場的掃描光柵，組成畫面。面。 用柵極控制從陰極射向的電子數(shù)目，用

12、用柵極控制從陰極射向的電子數(shù)目，用聚焦極對電子束進(jìn)展聚焦。聚焦極對電子束進(jìn)展聚焦。行偏轉(zhuǎn)、場偏轉(zhuǎn)共同作用產(chǎn)生掃描功能，行偏轉(zhuǎn)、場偏轉(zhuǎn)共同作用產(chǎn)生掃描功能，用偏轉(zhuǎn)線圈上的電流極性改動，使電子束偏用偏轉(zhuǎn)線圈上的電流極性改動，使電子束偏轉(zhuǎn)挪動。轉(zhuǎn)挪動。附圖：附圖： 一種彩電的顯像管驅(qū)動電路一種彩電的顯像管驅(qū)動電路 圖中第6-7腳為加熱燈絲，3、8、12腳分別是藍(lán)、紅、綠三個電子槍的陰極，三基色圖像信號從這里發(fā)射。9腳為控制柵極，第10腳為加速極，加速極旁為聚焦極，最右邊電極提供2萬多伏的陽極高壓。 在顯像管的管頸部位有行偏轉(zhuǎn)線圈和場偏轉(zhuǎn)線圈，在流過偏轉(zhuǎn)線圈的行、場掃描信號的共同作用下，使電子束發(fā)生偏

13、轉(zhuǎn)，在屏幕上實現(xiàn)行、場掃描功能，產(chǎn)生畫面圖像。 加熱燈絲用來加熱陰極，在陰極附近產(chǎn)生電子云，陰極電位低，穿過柵極的電子多，屏幕亮度高。 2.3 電視掃描原理電視掃描原理 彩電圖像是采用掃描的方式顯示在熒彩電圖像是采用掃描的方式顯示在熒光屏上，經(jīng)過電子槍以一定的頻率很快地在光屏上，經(jīng)過電子槍以一定的頻率很快地在屏幕上逐點從左到右，逐行從上向下掃描構(gòu)屏幕上逐點從左到右，逐行從上向下掃描構(gòu)成圖像。成圖像。 CRT自會聚顯像管不需求會聚調(diào)整電自會聚顯像管不需求會聚調(diào)整電路仍有良好的會聚。顯像管內(nèi)的燈絲在脈沖路仍有良好的會聚。顯像管內(nèi)的燈絲在脈沖電壓作用下升溫發(fā)亮，并加熱陰極發(fā)射電子，電壓作用下升溫發(fā)亮

14、，并加熱陰極發(fā)射電子，其中部分電子經(jīng)過陰極和柵極之間的電場被其中部分電子經(jīng)過陰極和柵極之間的電場被加速極加速，并被聚焦極相當(dāng)于大口徑的加速極加速，并被聚焦極相當(dāng)于大口徑的電子透鏡聚焦成很細(xì)的電子束，在陽極高電子透鏡聚焦成很細(xì)的電子束，在陽極高壓所構(gòu)成的強電場作用下以極高的速度轟擊壓所構(gòu)成的強電場作用下以極高的速度轟擊熒光屏上的熒光粉。彩管中有三個陰極發(fā)射熒光屏上的熒光粉。彩管中有三個陰極發(fā)射電子束，分別受紅、綠、藍(lán)三個基色信號控電子束，分別受紅、綠、藍(lán)三個基色信號控制，并分別轟擊與三熒光基色信號電壓相應(yīng)制，并分別轟擊與三熒光基色信號電壓相應(yīng)的三基色粉條，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種基色光。的三基色粉條，

15、產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種基色光。根據(jù)空間混色原理，在熒光屏上數(shù)十萬個象根據(jù)空間混色原理，在熒光屏上數(shù)十萬個象素點上以一定規(guī)律掃描，構(gòu)成整幅彩色圖片。素點上以一定規(guī)律掃描，構(gòu)成整幅彩色圖片。2.3.1 程度、垂直掃描和掃描光柵程度、垂直掃描和掃描光柵 電視攝像和圖像顯示都要經(jīng)過電電視攝像和圖像顯示都要經(jīng)過電子束掃描才干完成。電子束從畫面的子束掃描才干完成。電子束從畫面的最左邊到右邊掃描的過程稱為程度掃最左邊到右邊掃描的過程稱為程度掃描或行掃描。行掃描分正程和逆程兩描或行掃描。行掃描分正程和逆程兩個階段。個階段。 行掃描正程正掃：電子束以行掃描正程正掃：電子束以相對較慢的速度從左到右程度掃描構(gòu)相對較慢的

16、速度從左到右程度掃描構(gòu)成一行掃描線的過程。成一行掃描線的過程。 行掃描逆程回掃：當(dāng)電子束行掃描逆程回掃：當(dāng)電子束從最左掃描到最右之后，以很快的速從最左掃描到最右之后，以很快的速度從右回掃到左邊構(gòu)成行掃描逆程。度從右回掃到左邊構(gòu)成行掃描逆程。逆程時攝像機(jī)沒有拾取信號，電視機(jī)逆程時攝像機(jī)沒有拾取信號，電視機(jī)也沒有顯示信號。也沒有顯示信號。 程度掃描線一行一行從上到下挪動，稱為垂直掃程度掃描線一行一行從上到下挪動，稱為垂直掃描。程度掃描和垂直掃描配合進(jìn)展，就構(gòu)成一個矩形描。程度掃描和垂直掃描配合進(jìn)展，就構(gòu)成一個矩形光柵。假設(shè)在正程掃描的同時保送圖像信號，就構(gòu)成光柵。假設(shè)在正程掃描的同時保送圖像信號，

17、就構(gòu)成電視圖像。電視圖像。 按照電視規(guī)范規(guī)定，早期按照電視規(guī)范規(guī)定，早期CRT電視掃描光柵的寬電視掃描光柵的寬高比為：高比為：W：H=4：3 后來出現(xiàn)的寬屏電視掃描光柵矩陣的寬高比為：后來出現(xiàn)的寬屏電視掃描光柵矩陣的寬高比為： W：H=16：9 電視掃描光柵表示圖見圖電視掃描光柵表示圖見圖17。 電視掃描光柵有逐行掃描和隔行掃描兩種方式，電視掃描光柵有逐行掃描和隔行掃描兩種方式，以前的以前的CRT電視機(jī)全部采用隔行掃描，如今的電視機(jī)電視機(jī)全部采用隔行掃描，如今的電視機(jī)有部分采用逐行掃描。有部分采用逐行掃描。2.3.2 逐行掃描和隔行掃描 在電視攝像管和顯象管外面，都有行與場兩對偏轉(zhuǎn)線圈，在線圈

18、中分別流過行與場的鋸齒波掃描電流時，會產(chǎn)生垂直方向和程度方向的偏轉(zhuǎn)磁場，使經(jīng)過磁場的電子束在程度和垂直方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)偏轉(zhuǎn)磁場強度以線形規(guī)律變化時，電子束以等角速度偏移，構(gòu)成恒速直線性掃描。 一逐行掃描 一行跟一行掃描。見圖18。圖中行鋸齒波變化一周所需的時間稱為行掃描周期TH。其中正程掃描時間為THF，逆程為THR。 我國的電視規(guī)范規(guī)定行掃描頻率fH=15625HZ，TH=1/fH=64us。其中正程時間普通不小于52us，逆程時間普通不大于12us。 場偏轉(zhuǎn)線圈流過的場頻鋸齒波電流作緩慢線形變化，電子束受垂直作用力而產(chǎn)生場掃描，場掃描周期用TV表示，我國規(guī)定的場頻為50HZ。 二隔行掃描二

19、隔行掃描 我國的電視機(jī)普通都采用隔行掃描的方式，一幅圖像分成我國的電視機(jī)普通都采用隔行掃描的方式，一幅圖像分成兩場來完成，經(jīng)過奇數(shù)場和偶數(shù)場兩場掃描構(gòu)成一幅幀兩場來完成，經(jīng)過奇數(shù)場和偶數(shù)場兩場掃描構(gòu)成一幅幀完好的圖像。完好的圖像。 在隔行掃描方式中，幀頻率是每秒鐘傳送的圖像數(shù)，幀在隔行掃描方式中，幀頻率是每秒鐘傳送的圖像數(shù)，幀頻為頻為25HZ，場頻頻率是每秒鐘掃描的奇數(shù)場和偶數(shù)場總和，場頻頻率是每秒鐘掃描的奇數(shù)場和偶數(shù)場總和，即幀頻是場頻的一半，場頻為即幀頻是場頻的一半，場頻為50HZ。 為使隔行掃描中兩場時間一樣，一幀圖像的掃描線數(shù)應(yīng)為使隔行掃描中兩場時間一樣，一幀圖像的掃描線數(shù)應(yīng)取奇數(shù)，所

20、以一個場周期取奇數(shù)，所以一個場周期TV是半行周期是半行周期TH的奇數(shù)倍：的奇數(shù)倍： 周期數(shù)周期數(shù)TV=2m+1TH/2 我國取場頻為我國取場頻為50HZ，故，故TV20ms，一幅圖像的掃描行，一幅圖像的掃描行數(shù)數(shù)Z=625行，每秒行，每秒25幀，所以行頻為：幀，所以行頻為： 行頻行頻fH=6252515625HZ 行周期行周期TH=1/fH=64us電視機(jī)掃描周期：電視機(jī)掃描周期： 行正程行正程52.2us，回掃，回掃11.8us，共，共64us，15625HZ； 場正掃場正掃18.4ms，回掃，回掃1.6ms，共，共20ms，50HZ。 隔行掃描的過程見圖隔行掃描的過程見圖111。以。以7行

21、掃描線為例，從行掃描線為例，從第一場奇數(shù)場開場掃描第一場奇數(shù)場開場掃描1，3，5，7行的前半行；到行的前半行；到達(dá)達(dá)8，在場逆程期間從，在場逆程期間從8轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到到9。第。第7行的后半行開行的后半行開始偶數(shù)場掃描，半行掃始偶數(shù)場掃描，半行掃完到達(dá)完到達(dá)10，接著開場第，接著開場第二場二場2、4、6各行的掃描，各行的掃描，第二場終了，整個光柵第二場終了，整個光柵掃過一遍，一幀掃描才掃過一遍，一幀掃描才告完成，然后依此循環(huán)。告完成，然后依此循環(huán)。 2.3.3 廣播電視采用隔行掃描的緣由廣播電視采用隔行掃描的緣由 電視圖像的明晰度越高，要求的線數(shù)和場電視圖像的明晰度越高，要求的線數(shù)和場頻越高，這就要求電

22、視圖像信號有很寬的帶寬頻越高，這就要求電視圖像信號有很寬的帶寬和很高的頻率，對電視收發(fā)設(shè)備有很高的要求。和很高的頻率，對電視收發(fā)設(shè)備有很高的要求。一、行頻確實定一、行頻確實定 所謂最小視角所謂最小視角是指人眼對察看物體上可是指人眼對察看物體上可以分辨的相鄰最近兩點所張的視角。根據(jù)圖形以分辨的相鄰最近兩點所張的視角。根據(jù)圖形的幾何關(guān)系，可以寫出：的幾何關(guān)系，可以寫出： d線寬線寬/2D間隔間隔 =/360 x60 =3438d/D 在正常條件下，察看靜止圖像時，最小視在正常條件下，察看靜止圖像時，最小視角約為角約為11.5。設(shè)。設(shè)Z為一幅光柵的掃描線數(shù)，為一幅光柵的掃描線數(shù)，H是屏幕高度，那么是

23、屏幕高度，那么 d線寬線寬=H屏高屏高/Z線數(shù)線數(shù) 這樣這樣 3438d/D=3438H/ZD 或或 Z3438H/D 取規(guī)范視距D為屏幕高度H的46倍，并取為1，那么可以算出一幅圖像應(yīng)取的行掃描數(shù)為860570行之間。目前，不同制式的電視采用的規(guī)范掃描數(shù)有SECAM制的819行，CCIR國際無線電咨詢委員會的625行，NTSC制的525行，我國實行的是PAL制625行。 二、場頻確實定 根據(jù)人眼視覺殘留效應(yīng)，電視換場次數(shù)不能低于每秒48次，即場頻不能小于48HZ，思索電源頻率一致，我國電視規(guī)范規(guī)定場頻為50HZ，在電源頻率為60HZ的國家，場頻采用60HZ。三、圖像信號的最高頻率和視頻通道帶

24、寬三、圖像信號的最高頻率和視頻通道帶寬 圖像信號的最高頻率與象素或明晰度有關(guān)，圖像信號的最高頻率與象素或明晰度有關(guān)，圖像每一個細(xì)節(jié)的大小相當(dāng)于一個象素，外表細(xì)圖像每一個細(xì)節(jié)的大小相當(dāng)于一個象素，外表細(xì)節(jié)越細(xì)，圖像越明晰，掃描時電子束掃過延續(xù)兩節(jié)越細(xì)，圖像越明晰，掃描時電子束掃過延續(xù)兩個象素的時間越短，信號頻率越高。見圖個象素的時間越短，信號頻率越高。見圖110a。 設(shè)每幀圖像的掃描線數(shù)為設(shè)每幀圖像的掃描線數(shù)為Z，假設(shè)不計逆程等，假設(shè)不計逆程等要素，程度方向合計能夠到達(dá)的象素為：要素，程度方向合計能夠到達(dá)的象素為： N=Z4/3=掃描線數(shù)掃描線數(shù)寬高比寬高比 假設(shè)掃描一行正好掃過這個數(shù)量黑白相間的假設(shè)掃描一行正好掃過這個數(shù)量黑白相間的小方塊，得到理想電壓波形如圖小方塊，得到理想電壓波形如圖110b的方波，的方波，但實踐是如圖但實踐是如圖1-10c所示的正弦波形。掃過一塊黑所示的正弦波形。掃過