第2章 電視傳送圖像原理

1、電視機(jī)原理及應(yīng)用電視機(jī)原理及應(yīng)用電子教案第2章 電視傳送圖像原理 學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握：黑白、彩色全電視信號的組成、彩色電視制式。理解：電視掃描的基本原理，電視信號的發(fā)送。了解：彩色電視信號的傳輸。2.1 圖像傳送的基本概念2.1.1電視系統(tǒng)的基本組成 電視圖像傳送系統(tǒng)主要由攝像設(shè)備、傳輸信道、顯像設(shè)備以及同步系統(tǒng)組成，如圖所示。 電視系統(tǒng)基本組成廣播電視傳像廣播電視傳像過程演示過程演示通過彩色攝像機(jī)中的分色光學(xué)系統(tǒng)來完成圖象三基色分解通過彩色攝像機(jī)中的分色光學(xué)系統(tǒng)來完成圖象三基色分解彩色圖像的分解彩色圖像的分解彩色圖像分解彩色圖像分解演示演示彩色圖像的復(fù)原彩色圖像的復(fù)原在接收端，利用彩色顯像管使三基

2、色光像混合成原彩色圖像在接收端，利用彩色顯像管使三基色光像混合成原彩色圖像彩色圖像復(fù)原彩色圖像復(fù)原演示演示2.1.2圖像的分解與順序傳送圖像的分解與順序傳送 1 1、圖像的分解、圖像的分解 電視系統(tǒng)中將一幅圖像分解成四十多萬個像素。電視系統(tǒng)中將一幅圖像分解成四十多萬個像素。 像素像素(pixel)：由：由Picture和和 Element組合而成，組合而成，像素是傳送圖像的基本單元，它的集合代表圖像素是傳送圖像的基本單元，它的集合代表圖像的總信息。像的總信息。 根據(jù)人眼對細(xì)節(jié)分辨力有限的視覺特性，根據(jù)人眼對細(xì)節(jié)分辨力有限的視覺特性，可以將平面圖像看成由許多的小單元組成，即可以將平面圖像看成由許

3、多的小單元組成，即像素；像素越小，單位面積上的像素?cái)?shù)目越多，像素；像素越小，單位面積上的像素?cái)?shù)目越多，圖像越清晰。圖像越清晰。 我國電視標(biāo)準(zhǔn)是每幀圖像約有我國電視標(biāo)準(zhǔn)是每幀圖像約有44萬個萬個以上的像素，看起來以上的像素，看起來才清晰。若采用才清晰。若采用同時制傳送方式同時制傳送方式，一幀圖像則需要至少，一幀圖像則需要至少44萬個萬個信道，這顯然是不可能的信道，這顯然是不可能的 同時制演同時制演示示 2 2、順序傳送、順序傳送 單信道順序傳送電視系統(tǒng)v順序傳送原理順序傳送原理(收發(fā)端靠同步保持一致收發(fā)端靠同步保持一致)v將圖像分解成像素，并按照順序一個一個傳送；接收將圖像分解成像素，并按照順序

4、一個一個傳送；接收端按照同樣規(guī)律重現(xiàn)像素，只要時間足夠快端按照同樣規(guī)律重現(xiàn)像素，只要時間足夠快(約約50200ms) 根據(jù)人眼視覺惰性，人的主觀感覺就是完整根據(jù)人眼視覺惰性，人的主觀感覺就是完整的圖像。的圖像。 順序制演順序制演示示條件條件1：傳輸速度快：傳輸速度快2：嚴(yán)格同步：嚴(yán)格同步 靜止圖像的傳送：靜止圖像的傳送：在發(fā)送端把靜止圖像分解為若干像在發(fā)送端把靜止圖像分解為若干像素，然后把圖像上各像素的亮度信息按從左到右、從上到素，然后把圖像上各像素的亮度信息按從左到右、從上到下的順序一個一個地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號發(fā)射出去；電視下的順序一個一個地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號發(fā)射出去；電視接收機(jī)按發(fā)送端的順

5、序依次將電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)亮度的像接收機(jī)按發(fā)送端的順序依次將電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)亮度的像素，重現(xiàn)圖像。素，重現(xiàn)圖像。運(yùn)動圖像的傳送運(yùn)動圖像的傳送：將活動圖像分解成一幅幅靜止圖像，：將活動圖像分解成一幅幅靜止圖像，利用人眼的視覺惰性和有限分辨力，只要在利用人眼的視覺惰性和有限分辨力，只要在0.04s時間時間內(nèi)（每秒內(nèi)（每秒25幀），發(fā)送端依次對一幅（幀）圖像所有像幀），發(fā)送端依次對一幅（幀）圖像所有像素的亮度信息進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，接收端再依次重現(xiàn)相應(yīng)亮素的亮度信息進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，接收端再依次重現(xiàn)相應(yīng)亮度的像素，就可完成活動圖像的傳輸。度的像素，就可完成活動圖像的傳輸。 幀：幀：構(gòu)成一幅圖像的各像素傳送一遍稱

6、為進(jìn)行一個幀處理，幀是構(gòu)成一幅圖像的各像素傳送一遍稱為進(jìn)行一個幀處理，幀是構(gòu)成活動圖像的最小單元。構(gòu)成活動圖像的最小單元。2.1.3光和電的轉(zhuǎn)換光和電的轉(zhuǎn)換圖像的攝取和重現(xiàn)圖像的攝取和重現(xiàn) 圖像的攝取和重現(xiàn)：就是由光電轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)器件分圖像的攝取和重現(xiàn)：就是由光電轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)器件分別為光電攝像管和光電顯像管。別為光電攝像管和光電顯像管。光電攝像管：光電攝像管：應(yīng)用光電效應(yīng)，將被攝景物分割成若干個小應(yīng)用光電效應(yīng)，將被攝景物分割成若干個小單元，順序?qū)⒏飨袼氐牧炼绒D(zhuǎn)變成與之成比例的隨時間變單元，順序?qū)⒏飨袼氐牧炼绒D(zhuǎn)變成與之成比例的隨時間變化的電脈沖信號化的電脈沖信號 。光電顯像管光電顯像管：利用

7、電光效應(yīng)，由于熒光屏發(fā)光強(qiáng)弱取決于沖：利用電光效應(yīng)，由于熒光屏發(fā)光強(qiáng)弱取決于沖擊電子數(shù)量和速度，則根據(jù)代表圖像的電信號來控制電子擊電子數(shù)量和速度，則根據(jù)代表圖像的電信號來控制電子束的強(qiáng)弱，采用和電視攝像管相同的掃描規(guī)律來掃描熒光束的強(qiáng)弱，采用和電視攝像管相同的掃描規(guī)律來掃描熒光屏，完成光電轉(zhuǎn)換，重現(xiàn)電視圖像。屏，完成光電轉(zhuǎn)換，重現(xiàn)電視圖像。信號處理與信號處理與傳輸通道傳輸通道電視圖像光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)簡圖電視圖像光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)簡圖鏡頭攝像管鏡頭攝像管景景物物圖像電信號圖像電信號顯像管顯像管圖像電信號圖像電信號重現(xiàn)圖像重現(xiàn)圖像攝像端攝像端光光電轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換顯像端顯像端電電光轉(zhuǎn)換光轉(zhuǎn)換RL（一）光電攝像管的

8、結(jié)構(gòu)（一）光電攝像管的結(jié)構(gòu) 被攝景物通過光學(xué)鏡頭成像于光電靶上，各部分亮度不同，使光靶上被攝景物通過光學(xué)鏡頭成像于光電靶上，各部分亮度不同，使光靶上各部分的電阻值不同。與光像素較亮部分對應(yīng)的靶像素電阻較?。慌c光像各部分的電阻值不同。與光像素較亮部分對應(yīng)的靶像素電阻較??；與光像素較暗部分對應(yīng)的靶像素電阻較大?？梢詫⒐鈭D像（素較暗部分對應(yīng)的靶像素電阻較大?？梢詫⒐鈭D像（亮度分布亮度分布）變換成了）變換成了電圖像（各像素電圖像（各像素不同電阻值的分布不同電阻值的分布）。）。 當(dāng)掃描電子束有規(guī)律地掃過靶上各像素時，當(dāng)掃描電子束有規(guī)律地掃過靶上各像素時，對應(yīng)亮像素電流大，對應(yīng)暗對應(yīng)亮像素電流大，對應(yīng)暗像

9、素電流小像素電流小，負(fù)載上輸出負(fù)極性圖像信號。圖像信號傳送到接收端，掃描，負(fù)載上輸出負(fù)極性圖像信號。圖像信號傳送到接收端，掃描完全同步，可通過顯像管的電完全同步，可通過顯像管的電- -光轉(zhuǎn)換還原出與被攝景物相同的光圖像。光轉(zhuǎn)換還原出與被攝景物相同的光圖像。 VcRLEVs視頻信號景物鏡頭光電靶電子束電子槍玻璃真空管偏轉(zhuǎn)線圈主要部件的作用：主要部件的作用：電子槍：發(fā)射電子束，使其轟擊光電靶。 偏轉(zhuǎn)線圈：產(chǎn)生水平和垂直偏轉(zhuǎn)磁場，以保證電子束掃遍整個光電靶。 光電靶：其上有許多靶單元，每個靶單元受光照的強(qiáng)弱其阻值會發(fā)生變化。i束R靶電子槍RLVcVs圖像信號亮暗toVS光越強(qiáng)R靶越小i束越大uRL越

10、大Vs越小結(jié)論：是負(fù)極性視頻信號，即光線的強(qiáng)弱與視頻信號的電平高低成反比，我國采用負(fù)極性視頻信號。光電攝像管演示光電攝像管演示陰陰 極：極： 發(fā)發(fā)射電子，用射電子，用K表示；表示；柵柵 極：極： 調(diào)制極調(diào)制極，控制電子的發(fā)，控制電子的發(fā)射量，用射量，用G1表示表示加加 速速 極：極： 加速加速電子、定向，用電子、定向，用G2表示表示 高壓陽極：進(jìn)一步加速高壓陽極：進(jìn)一步加速電子束，使其高速轟擊電子束，使其高速轟擊熒光屏，用熒光屏，用G3 、G5表表示示聚聚 集集 極：極： 改變電子改變電子束大小，用束大小，用G4表示表示 顯像過程演示顯像過程演示2.2 2.2 電視掃描的基本原理電視掃描的基本

11、原理 電子束有規(guī)律地掃動稱為掃描。電子束有規(guī)律地掃動稱為掃描。2.2.1逐行掃描逐行掃描1、概念： 電子束在熒光屏上一行接一行地掃完整個畫面，這種掃描方式稱為逐行掃描，同時進(jìn)行水平和垂直方向的偏轉(zhuǎn)，需要給兩對相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)線圈分別通以鋸齒波電流。如圖所示： A 1 2 3 4 5 . . . . nB B行掃描：水平方向的掃描從左到右（行正程：顯示圖像）從右到左（行逆程：要消隱）場掃描：垂直方向的掃描從A到B（場正程：顯示圖像）從B到A（場逆程：要消隱）2、掃描過程逐行掃描演示逐行掃描演示2.2.2隔行掃描隔行掃描奇數(shù)場偶數(shù)場1、隔行掃描的原理 把一幅圖像分解成兩場，即由奇數(shù)行（1、3、5）構(gòu)成的

12、奇數(shù)場，由偶數(shù)行（2、4、6.）構(gòu)成的偶數(shù)場，掃描時先掃奇數(shù)場，全部奇數(shù)行掃完后，再掃偶數(shù)場，然后把偶數(shù)場相嵌在奇數(shù)場中，完成一幅圖像的掃描。隔行掃描演示隔行掃描演示 隔行掃描重現(xiàn)圖像示意圖（a）奇數(shù)場 （b）偶數(shù)場 （c）合成圖像 隔行掃描要求第一場結(jié)束于最后一行的一半，不管電子束如隔行掃描要求第一場結(jié)束于最后一行的一半，不管電子束如何折回，它必須回到顯示屏頂部的中央，這樣就可以保證相鄰的何折回，它必須回到顯示屏頂部的中央，這樣就可以保證相鄰的第二場掃描恰好嵌在第一場各掃描線的中間。正是這個原因，才第二場掃描恰好嵌在第一場各掃描線的中間。正是這個原因，才要求總的行數(shù)必須是奇數(shù)。要求總的行數(shù)必

13、須是奇數(shù)。 2、隔行掃描的實(shí)現(xiàn)條件：一幅圖像的總行數(shù)一幅圖像的總行數(shù)z為奇數(shù)行。為奇數(shù)行。（1）行掃描參數(shù)：）行掃描參數(shù)：每秒鐘掃描多少行稱為行頻每秒鐘掃描多少行稱為行頻fH 行頻行頻 fH ：15625Hz(62525) 行周期行周期TH：64s 行正程時間行正程時間THS：52s 行逆程時間行逆程時間THR：12s（2）場掃描參數(shù)：）場掃描參數(shù)：每秒鐘掃描多少場稱為場頻每秒鐘掃描多少場稱為場頻fV 場頻場頻 fV ：50 Hz（幀頻（幀頻25 Hz） 場周期場周期TV：20ms 場正程時間場正程時間TVS：18.4ms 場逆程時間場逆程時間TVR：1.6ms3、電子掃描參數(shù)（PAL制） 我

14、國電視掃描行數(shù)為我國電視掃描行數(shù)為625行，正程行，正程575行，逆程行，逆程50行，一幀圖像由行，一幀圖像由575行像素組成。行像素組成。兩場為一幀兩場為一幀（3）行數(shù)：）行數(shù)： 每幀掃描行數(shù)：每幀掃描行數(shù)：625行行 每幀顯示行數(shù)每幀顯示行數(shù)Z：575行行 每場掃描行數(shù)：每場掃描行數(shù)：312.5行行 每場顯示行數(shù)：每場顯示行數(shù)：287.5行行（4）一幅圖像的像素?cái)?shù)：）一幅圖像的像素?cái)?shù)：X57534屏幕總像素總像素=575(5754/3)44萬萬 (5754/3)/2=766/2=383(一行內(nèi)信號變化次數(shù)）一行內(nèi)信號變化次數(shù)） 575 5752525383=5.5(1s383=5.5(1s內(nèi)的信號變化次數(shù)）內(nèi)的信號變化次數(shù)） 則頻率為：則頻率為：5.5MHz5.5MHz，PALPAL制中實(shí)際取制中實(shí)際取6 MHz6 MHz。 MHzf5 . 525210444maxu每個方