黑白全電視信號(hào)

1、第二單元、電視圖像傳送原理第二單元、電視圖像傳送原理 2.1 2.1 電視傳像的基本過(guò)程電視傳像的基本過(guò)程 2.2 2.2 圖像的傳輸方式圖像的傳輸方式 2.3 2.3 電視圖像基本參數(shù)電視圖像基本參數(shù) 2.4 2.4 黑白全電視信號(hào)黑白全電視信號(hào) 知識(shí)回顧知識(shí)回顧思考思考1 1：圖像的順序傳輸制基本過(guò)程是什么？順序傳輸有什圖像的順序傳輸制基本過(guò)程是什么？順序傳輸有什么優(yōu)點(diǎn)？么優(yōu)點(diǎn)？)(),(tftyxfBBB順序制優(yōu)點(diǎn)：順序制優(yōu)點(diǎn)：只需一條傳輸通道，技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)。 利用人眼的視覺(jué)惰性視覺(jué)惰性，將活動(dòng)圖像分解為一連串的靜止圖像，靜止圖像再分解為像素，發(fā)送端依次對(duì)一幅圖像所有像素的亮度信息進(jìn)行

2、光電轉(zhuǎn)換，接收端再依次重現(xiàn)相應(yīng)亮度的像素，就可完成活動(dòng)圖像的傳輸。 順序傳輸制的數(shù)學(xué)本質(zhì)順序傳輸制的數(shù)學(xué)本質(zhì)思考思考2 2：隔行掃描基本過(guò)程是什么？隔行掃描最大的優(yōu)點(diǎn)隔行掃描基本過(guò)程是什么？隔行掃描最大的優(yōu)點(diǎn)是什么？是什么？ 隔行掃描就是把一幀圖像分成兩場(chǎng)來(lái)掃： 第一場(chǎng)掃描1、 3、 5、 奇數(shù)行， 稱(chēng)為奇數(shù)場(chǎng)奇數(shù)場(chǎng)； 第二場(chǎng)掃描2、 4、 6、 偶數(shù)行， 稱(chēng)為偶數(shù)場(chǎng)偶數(shù)場(chǎng)。 每幀圖像經(jīng)過(guò)兩場(chǎng)掃描， 所有像素全部掃完。偶數(shù)場(chǎng)掃描線正好嵌在奇數(shù)場(chǎng)掃描線的中間， 如圖2-4（c）所示。 我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， 每秒傳送25幀幀， 每幀圖像為625行行， 每場(chǎng)掃描312.5行行， 每秒掃

3、描50場(chǎng)。 場(chǎng)頻為50 Hz， 不會(huì)有閃爍現(xiàn)象，一幀由兩場(chǎng)復(fù)合而成，每幀畫(huà)面仍為625行， 圖像清晰度沒(méi)有降低，而頻帶卻壓縮了一半頻帶卻壓縮了一半。 圖圖 2-4 隔行掃描電流和光柵隔行掃描電流和光柵 (a) 行掃描電流；行掃描電流； (b) 場(chǎng)掃描電流；場(chǎng)掃描電流； (c) 掃描光柵掃描光柵tiH(a)(b)t037(c)11 32557911iV4 6 8 1012 1416181113 1517131517910212414616818t圖圖2-5 隔行掃描示意圖隔行掃描示意圖1、黑白全電視信號(hào)組成、黑白全電視信號(hào)組成2.4 黑白全電視信號(hào)黑白全電視信號(hào)（VSB）2、電視圖像信號(hào)的頻帶電

4、視圖像信號(hào)的頻帶3、電視圖像信號(hào)的頻譜、電視圖像信號(hào)的頻譜（1）主體信號(hào)）主體信號(hào)圖像信號(hào)圖像信號(hào) 攝像機(jī)通過(guò)電子掃描的方式，將自然界中的景物圖像，攝像機(jī)通過(guò)電子掃描的方式，將自然界中的景物圖像，按照一定的規(guī)律，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，就形成了圖像信按照一定的規(guī)律，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，就形成了圖像信號(hào)。號(hào)。1、黑白全電視信號(hào)組成、黑白全電視信號(hào)組成黑黑黑灰黑灰灰灰白灰白灰白白（a）（b）（c）（d）（a）被傳送的黑白圖象）被傳送的黑白圖象（b）行掃描電流波形）行掃描電流波形（c）攝像管輸出信號(hào)）攝像管輸出信號(hào)（d）視頻信號(hào)）視頻信號(hào)iHuHuHttt負(fù)極性圖像信號(hào)波形負(fù)極性圖像信號(hào)波形 圖像信號(hào)的

5、特點(diǎn)圖像信號(hào)的特點(diǎn) (1) 圖像信號(hào)具有平均直流成分，其數(shù)值確定了圖像圖像信號(hào)具有平均直流成分，其數(shù)值確定了圖像信號(hào)的背景亮度。由于亮度只有正值，所以圖像信號(hào)信號(hào)的背景亮度。由于亮度只有正值，所以圖像信號(hào)是是單極性信號(hào)單極性信號(hào)。 (2) 對(duì)于一般活動(dòng)圖像，相鄰兩行或相鄰兩幀信號(hào)對(duì)于一般活動(dòng)圖像，相鄰兩行或相鄰兩幀信號(hào)間具有較強(qiáng)的間具有較強(qiáng)的相關(guān)性相關(guān)性。 (3) 脈沖性，即圖像信號(hào)多數(shù)情況下是階梯型的脈沖性，即圖像信號(hào)多數(shù)情況下是階梯型的脈脈沖信號(hào)沖信號(hào)。（圖像信號(hào)高頻成分）。（圖像信號(hào)高頻成分）（2）輔助信號(hào)）輔助信號(hào)1復(fù)合復(fù)合消隱脈沖消隱脈沖 消隱脈沖的作用消隱脈沖的作用 (a)在行在行

6、、 場(chǎng)掃描逆程期間發(fā)出消隱信號(hào)，令掃描電子束場(chǎng)掃描逆程期間發(fā)出消隱信號(hào)，令掃描電子束截止，截止，消除了行、消除了行、 場(chǎng)掃描逆程期間產(chǎn)生的回掃線場(chǎng)掃描逆程期間產(chǎn)生的回掃線。 消隱脈沖的分類(lèi)：行消隱脈沖、場(chǎng)消隱脈沖。消隱脈沖的分類(lèi)：行消隱脈沖、場(chǎng)消隱脈沖。 消隱脈沖的電平消隱脈沖的電平一般與圖像信號(hào)的黑電平相同，也可一般與圖像信號(hào)的黑電平相同，也可“更黑更黑”一些。一些。 (b) 提供一個(gè)固定的提供一個(gè)固定的參考電平參考電平，接收端以消隱電平作為箝，接收端以消隱電平作為箝位電平恢復(fù)直流分量。位電平恢復(fù)直流分量。TH25TH12 s(a)TH12 s25TH12 s12 s(b)2HT (a) 奇

7、數(shù)場(chǎng)；奇數(shù)場(chǎng)； (b) 偶數(shù)場(chǎng)偶數(shù)場(chǎng) 復(fù)合復(fù)合消隱脈沖的波形消隱脈沖的波形 復(fù)合復(fù)合消隱脈沖的特點(diǎn)消隱脈沖的特點(diǎn) 寬度應(yīng)等于或稍寬于掃描逆程時(shí)間。寬度應(yīng)等于或稍寬于掃描逆程時(shí)間。 行消隱信號(hào)的寬度行消隱信號(hào)的寬度為為12 s， 場(chǎng)消隱信號(hào)的寬度為場(chǎng)消隱信號(hào)的寬度為25 TH+12s。 因?yàn)椴捎酶粜袙呙?，因?yàn)椴捎酶粜袙呙瑁?奇數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)消隱起點(diǎn)與前面的一個(gè)奇數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)消隱起點(diǎn)與前面的一個(gè)行消隱差行消隱差半行半行，偶數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)消隱起點(diǎn)與前面的一個(gè)行消隱相，偶數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)消隱起點(diǎn)與前面的一個(gè)行消隱相差差一行一行。（3）輔助信號(hào)）輔助信號(hào)2復(fù)合復(fù)合同步脈沖（場(chǎng)同步、行同步）同步脈沖（場(chǎng)同步、行同步） 為什么設(shè)立

8、同步脈沖？為什么設(shè)立同步脈沖？ 顯像管要正確地重現(xiàn)攝像機(jī)攝取的圖像，顯像管要正確地重現(xiàn)攝像機(jī)攝取的圖像， 接收機(jī)與攝像機(jī)接收機(jī)與攝像機(jī)的掃描必須的掃描必須同步同步， 即掃描的即掃描的頻率頻率和和相位相位完全相同。完全相同。 復(fù)合復(fù)合同步脈沖的特點(diǎn)同步脈沖的特點(diǎn) 行同步脈沖的寬度為行同步脈沖的寬度為4.7s， 行同步脈沖前沿滯后行同步脈沖前沿滯后行消隱脈沖前沿行消隱脈沖前沿1.5s， 場(chǎng)同步脈沖寬度為場(chǎng)同步脈沖寬度為2.5TH=160s。 同步脈沖的作用同步脈沖的作用 提供掃描步調(diào)的控制指令信號(hào)，即確定提供掃描步調(diào)的控制指令信號(hào)，即確定逆程開(kāi)始逆程開(kāi)始時(shí)間時(shí)間。2.5TH2.5TH偶數(shù)場(chǎng)奇數(shù)場(chǎng)奇

9、數(shù)場(chǎng)1.5 s4.7 s12 s(a)(b) (a) 行同步信號(hào)；行同步信號(hào)； (b) 復(fù)合同步信號(hào)復(fù)合同步信號(hào) 奇數(shù)場(chǎng)的最后一個(gè)行同步脈沖的前沿與場(chǎng)同步脈奇數(shù)場(chǎng)的最后一個(gè)行同步脈沖的前沿與場(chǎng)同步脈沖的前沿相距沖的前沿相距TH2，而偶數(shù)場(chǎng)最后一個(gè)行同步脈沖的，而偶數(shù)場(chǎng)最后一個(gè)行同步脈沖的前沿與場(chǎng)同步的前沿間距為前沿與場(chǎng)同步的前沿間距為T(mén)H， 所以，行同步脈沖的位置在奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)中有所以，行同步脈沖的位置在奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)中有半半行之差行之差， 這樣保證了隔行掃描的要求。這樣保證了隔行掃描的要求。2.5TH2.5TH偶數(shù)場(chǎng)奇數(shù)場(chǎng)奇數(shù)場(chǎng)1.5 s4.7 s12 s(a)(b) (a) 行同步信號(hào)；

10、行同步信號(hào)； (b) 復(fù)合同步信號(hào)復(fù)合同步信號(hào)2.5TH2.5TH偶 數(shù) 場(chǎng)奇 數(shù) 場(chǎng)奇 數(shù) 場(chǎng)1.5 s4.7 s12 s(a)(b) (a) 行同步信號(hào)；行同步信號(hào)； (b) 復(fù)合同步信號(hào)復(fù)合同步信號(hào) 復(fù)合復(fù)合同步脈沖的電平同步脈沖的電平 同步脈沖、消隱脈沖、圖像信號(hào)的組合是采用同步脈沖、消隱脈沖、圖像信號(hào)的組合是采用波形疊加波形疊加方方法。它們以法。它們以消隱電平（黑電平）為基準(zhǔn)消隱電平（黑電平）為基準(zhǔn)，圖像信號(hào)疊加在消隱，圖像信號(hào)疊加在消隱電平的一側(cè)，同步信號(hào)疊加在另一側(cè)，處于比消隱電平還要黑電平的一側(cè)，同步信號(hào)疊加在另一側(cè)，處于比消隱電平還要黑的范圍。的范圍。（4）輔助信號(hào)）輔助信號(hào)

11、3開(kāi)槽開(kāi)槽脈沖信號(hào)脈沖信號(hào)開(kāi)槽脈沖的作用開(kāi)槽脈沖的作用 為了保持行同步信號(hào)的連續(xù)性，即保證為了保持行同步信號(hào)的連續(xù)性，即保證場(chǎng)同步期間不丟失場(chǎng)同步期間不丟失行同步信息。行同步信息。開(kāi)槽脈沖的特點(diǎn)開(kāi)槽脈沖的特點(diǎn) 在場(chǎng)同步信號(hào)內(nèi)每隔半行開(kāi)一個(gè)小凹槽，形成了五個(gè)開(kāi)槽在場(chǎng)同步信號(hào)內(nèi)每隔半行開(kāi)一個(gè)小凹槽，形成了五個(gè)開(kāi)槽脈沖。脈沖。 利用凹槽的后沿作為行同步信號(hào)的前沿。開(kāi)槽脈沖的利用凹槽的后沿作為行同步信號(hào)的前沿。開(kāi)槽脈沖的寬度為寬度為4.7s，間隔等于間隔等于TH2。相對(duì)于槽脈沖而突起的脈沖。相對(duì)于槽脈沖而突起的脈沖稱(chēng)齒脈沖，其寬度為稱(chēng)齒脈沖，其寬度為27.3s。7 . 451603 .2727.3s=

12、？開(kāi)槽脈沖（偶數(shù)場(chǎng)）開(kāi)槽脈沖（偶數(shù)場(chǎng)）（5）黑白全電視信號(hào)）黑白全電視信號(hào)2、電視圖像信號(hào)的頻帶、電視圖像信號(hào)的頻帶fmin fmax 最低頻率最低頻率fmin 當(dāng)傳輸靜止畫(huà)面時(shí)，圖像信號(hào)的平均電平（直流分當(dāng)傳輸靜止畫(huà)面時(shí)，圖像信號(hào)的平均電平（直流分量）是恒定的，即靜止圖像的量）是恒定的，即靜止圖像的fmin=0Hz。 當(dāng)傳輸活動(dòng)畫(huà)面時(shí)，鏡頭幾秒鐘切換一次，即當(dāng)傳輸活動(dòng)畫(huà)面時(shí)，鏡頭幾秒鐘切換一次，即fmin不超過(guò)幾分之一不超過(guò)幾分之一Hz，即，即fmin0Hz ?？傊?，總之， fmin=0Hz。思考：如何傳輸零頻分量？思考：如何傳輸零頻分量？ 從信號(hào)傳輸角度講，電視系統(tǒng)的視頻通道應(yīng)該是從信號(hào)傳

13、輸角度講，電視系統(tǒng)的視頻通道應(yīng)該是全全直流耦合直流耦合，因?yàn)殡娙蓠詈蠒?huì)阻斷直流分量。但這樣使得，因?yàn)殡娙蓠詈蠒?huì)阻斷直流分量。但這樣使得視頻通道過(guò)于復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)視頻通道過(guò)于復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)。 現(xiàn)行電視系統(tǒng)普遍采用現(xiàn)行電視系統(tǒng)普遍采用交流耦合交流耦合，具體方法是：設(shè)具體方法是：設(shè)置以消隱電平為基準(zhǔn)的箝位電路將消隱電平鉗齊（失去置以消隱電平為基準(zhǔn)的箝位電路將消隱電平鉗齊（失去直流分量后的消隱電平將高低不齊），恢復(fù)出直流分直流分量后的消隱電平將高低不齊），恢復(fù)出直流分量，量，從而實(shí)現(xiàn)直流分量的間接傳輸從而實(shí)現(xiàn)直流分量的間接傳輸。 最高頻率最高頻率fmax分解力與電視通道的帶寬分解力與電視通道的帶寬 分

14、解力分解力是指電視系統(tǒng)傳送圖像是指電視系統(tǒng)傳送圖像細(xì)節(jié)細(xì)節(jié)的能力。電視系統(tǒng)的能力。電視系統(tǒng)分解力越強(qiáng)，能分解與重現(xiàn)圖像信號(hào)的邊沿越陡峭，分解力越強(qiáng)，能分解與重現(xiàn)圖像信號(hào)的邊沿越陡峭，fmax越高越高。1.垂直分解力（垂直分解力（M） 圖像垂直分解力取決于系統(tǒng)沿垂直方向所能分解黑白圖像垂直分解力取決于系統(tǒng)沿垂直方向所能分解黑白相間的條紋數(shù)相間的條紋數(shù), ,它受掃描它受掃描正程行數(shù)正程行數(shù)ZZ的限制。的限制。 分解力分為：分解力分為：垂直分解力垂直分解力和和水平分解力水平分解力。圖圖2-9 垂直分解力與掃描的關(guān)系垂直分解力與掃描的關(guān)系(a)原圖像原圖像; (b)經(jīng)攝制傳輸最終顯示圖像經(jīng)攝制傳輸最終

15、顯示圖像 實(shí)際上，這種黑白相間的、整齊排列的圖像是罕見(jiàn)實(shí)際上，這種黑白相間的、整齊排列的圖像是罕見(jiàn)的，一般圖像內(nèi)容都具有隨機(jī)性，從平均的角度看，垂的，一般圖像內(nèi)容都具有隨機(jī)性，從平均的角度看，垂直分解力介于正程的掃描行數(shù)直分解力介于正程的掃描行數(shù)Z和一半有效行數(shù)之和一半有效行數(shù)之間，如果垂直分解力以間，如果垂直分解力以M表示時(shí)，則表示時(shí)，則 M=k1(1- )Z 式中，式中，k1是一個(gè)小于是一個(gè)小于1的系數(shù)，我國(guó)電視系統(tǒng)常取的系數(shù)，我國(guó)電視系統(tǒng)常取K=0.75。將我國(guó)的電視參數(shù)。將我國(guó)的電視參數(shù)Z=625代入上式，可求得代入上式，可求得 M=0.75575=4312.水平分解力（水平分解力（N

16、） 圖（圖（c）的波形是在電子束截面積與條紋寬度可比擬）的波形是在電子束截面積與條紋寬度可比擬的情況，圖像信號(hào)將變成正弦波，幅度也將減小。當(dāng)電的情況，圖像信號(hào)將變成正弦波，幅度也將減小。當(dāng)電子束截面積比條紋寬度小得多時(shí)，幅度將明顯減小，造子束截面積比條紋寬度小得多時(shí)，幅度將明顯減小，造成重現(xiàn)圖像邊沿模糊，細(xì)節(jié)不清，水平分解力下降。成重現(xiàn)圖像邊沿模糊，細(xì)節(jié)不清，水平分解力下降。 這種分解力受電子束直徑大小限制的現(xiàn)象，稱(chēng)為這種分解力受電子束直徑大小限制的現(xiàn)象，稱(chēng)為孔孔闌效應(yīng)。闌效應(yīng)。 圖圖2-10 垂直條紋及相應(yīng)信號(hào)波形垂直條紋及相應(yīng)信號(hào)波形(a)垂直條紋圖像；垂直條紋圖像； (b)電子束截面積相對(duì)可忽略的情況電子束截面積相對(duì)可忽略的情況;(c)電子束截面積與條紋寬度可比擬的情況電子束截面積與條紋寬度可比擬的情況 實(shí)踐證明實(shí)踐證明，水平分解力與垂直分解力相當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)傳水平分解力與垂直分解力相當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)傳輸?shù)膱D像質(zhì)量最佳。輸?shù)膱D像質(zhì)量最佳?？紤]到電視圖像的寬高比（考慮到電視圖像的寬高比（4/3或或16/9)，則水平分解力，則水平分解力N為為 N=KM ，K為為電視圖像的寬高比。電視圖像的寬高比。 當(dāng)然，要求電視信道的帶寬必須適應(yīng)當(dāng)然，要