第3章32電視傳輸系統(tǒng)組成課件

1、第3章 電視技術(shù)基礎(chǔ)3.2 彩色電視傳輸系統(tǒng)組成及原理1電視廣播的一般過程 電視臺圖象和伴音轉(zhuǎn)換成低頻電信號（攝像機） 電視機還原圖像、伴音高頻信號光電轉(zhuǎn)換低頻信號景 物調(diào) 制天線發(fā)射發(fā) 射 端：低頻信號天線接收高頻信號還原顯示解 調(diào)接 收 端：23.2.1 圖像順序傳送第一是要求傳送速度快。傳送時間小于視覺暫留時間，重現(xiàn)圖像才會連續(xù)無跳動。 第二是傳送要準確。即收發(fā)雙方應(yīng)同步工作。3象素：組成圖像細小的點子，使構(gòu)成圖像的基本單元。掃描：將圖像轉(zhuǎn)變成順序傳送的電信號過程。視敏角：人眼所在的點與被觀測的兩個點所形成的最小夾角。4AdBLCD=d / L =(D/ N) /L（弧度）=57.3*6

2、0 D/ NL (分） =1.5 則 N573線水平行數(shù)N = 4/3 N 833垂直分解力（ N) 一幅畫面象素數(shù)：約52萬 畫面分解：5電信號輸出物 透鏡電子槍偏轉(zhuǎn)聚焦光電靶3.2.2 光電轉(zhuǎn)換：光電靶：光照后，電阻率變小電子槍任務(wù)：發(fā)射均勻高速電子束聚焦線圈的作用：電子束上靶時會聚成細點偏轉(zhuǎn)線圈的作用：使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn) 6光電轉(zhuǎn)換CCD：charge coupled device 電荷耦合器件MOS：金屬氧化物半導體7MOS電容器的剖面圖P 型硅電子勢阱電極（柵極）光氧化硅8光電子轉(zhuǎn)換和電荷存儲可見光通過透明電極在硅晶體內(nèi)激發(fā)出電子空穴對，在耗盡區(qū)的電場作用下，空穴流入襯底，電子被收集到

3、由MOS柵極形成的勢阱中，形成電荷包。勢阱中所捕獲的電荷數(shù)目的多少與該處光照的強弱成正比。 9CCD的電荷轉(zhuǎn)移氧化硅V3V2V1電極P 型硅10三相驅(qū)動時鐘脈沖波形V1V2V3t1t2t3t4T11CCD的電荷轉(zhuǎn)移氧化硅V3V2V1電極P 型硅t = t1V1V2V3t1t2t3t4T12CCD的電荷轉(zhuǎn)移氧化硅V3V2V1電極P 型硅t3tt2V1V2V3t1t2t3t4T13CCD的電荷轉(zhuǎn)移氧化硅V3V2V1電極P 型硅t = t3V1V2V3t1t2t3t4T14行間轉(zhuǎn)移面陣CCD器件的原理結(jié)構(gòu)遮光垂直移位寄存器水平移位寄存器輸出R1R2R3感光部分轉(zhuǎn)移柵單元隔離層15行間轉(zhuǎn)移面陣CCD器

4、件的原理場正程期間，感光部分按像素對景物分解，并存儲電荷。場逆程期間，全部電荷轉(zhuǎn)移到右側(cè)垂直移位寄存器中。下一場正程期間，將上一場的電荷包一行一行轉(zhuǎn)移到水平移位寄存器中。行逆程期間，向水平移位寄存器轉(zhuǎn)移一行電荷包。行正程期間，電荷包從水平移位寄存器逐一輸出形成信號電流或電壓。輸出R1R2R316行間轉(zhuǎn)移型（IT）特點：一個芯片上完成感光、存儲和讀出的功能。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，芯片面積小每個獨立單元中的感光部分彼此獨立，可有較高的空間頻率缺點：為避免測漏光，總感光面積小，故靈敏度降低。強光下產(chǎn)生“污染”17幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD器件的原理結(jié)構(gòu)I1I2I3單元隔離層輸出R1R2R3S1S2S3成象區(qū)存儲區(qū)

5、讀出寄存區(qū)遮光部分光照部分18幀間轉(zhuǎn)移型（FT）場正程期間，感光區(qū)形成以電荷包形式存在的電子圖像。場逆程期間，全部電荷從該光區(qū)轉(zhuǎn)移到存儲區(qū)。下一場正程期間，感光區(qū)產(chǎn)生新的電子圖像，存儲區(qū)將上一場的電荷包逐行轉(zhuǎn)移到水平移位寄存器中。輸出19幀間轉(zhuǎn)移型（FT）優(yōu)點：電極結(jié)構(gòu)簡單易于制作可以將像素做得更密集，有較高的分辨力由于成象區(qū)全部進行光電轉(zhuǎn)換，因而靈敏度比較高缺點：芯片面積大“拖尾”現(xiàn)象20FT CCD 中的垂直拖影原理強光點成象區(qū)存儲區(qū)讀出寄存器21幀-行間轉(zhuǎn)移 光敏器遮光垂直移位寄存器遮光場存儲器遮光水平移位存儲器輸出成像區(qū)22幀行間轉(zhuǎn)移型（FIT）場正程期間，感光區(qū)形成電荷包形式的電子圖

6、像。場逆程期間，電荷包從感光區(qū)轉(zhuǎn)移到垂直移位寄存器中，立即轉(zhuǎn)移到存儲區(qū)。場正程期間，從存儲區(qū)向水平寄存器轉(zhuǎn)移。輸出23幀行間轉(zhuǎn)移型（FIT）特點：垂直移位寄存器向場存儲區(qū)傳送電子的速度比行間轉(zhuǎn)移方式快，因而消除垂直拖尾現(xiàn)象。廣泛用于高檔廣播設(shè)備。 24電視圖像顯示技術(shù)CRT顯示液晶顯示LCD等離子顯示PDP253.2.2電光轉(zhuǎn)換（ CRT ）作用：將電信號還原成光圖像組成：玻璃外殼、電子槍、熒光屏262728蔭罩板29 (1)玻璃外殼 玻璃外殼又由玻璃管屏，玻璃管錐、玻璃管頸三部分組成。 a、早期管屏通常為球面形狀：寬、高比例為4:3。管屏的對角線尺寸來度量顯像管的尺寸 b、管錐的形狀為錐體：

7、外壁涂有導電石墨層，內(nèi)壁石墨層與高壓陽極相連，外壁石墨層通過金屬彈簧片與電路中的“地”相連。 （2）熒光屏 在管屏的內(nèi)壁涂有一層很薄的熒光粉，使管屏成為熒光屏，在電子束的高速轟擊下，熒光粉會發(fā)出白光(可R、G、B三基色光)。30電子槍結(jié)構(gòu) （3）電子槍組成由燈絲、陰極、柵極、加速極（每一陽極）、聚焦極（第三陽極）和高壓陽極（第二、四陽極）。31電子槍各電極作用燈絲：燈絲加上額定電壓后，就會產(chǎn)生電流而發(fā)熱。 燈絲的作用是烘烤陰極，使陰極發(fā)射電子。陰極：作用是發(fā)射電子。柵極：改變柵陰電壓就可以控制電子束的強弱，從而控制熒光屏的發(fā)光程度。 加速極：工作時它加有100V400V電壓，以對陰極發(fā)射的電子

8、進行加速，使之向熒光屏運動。聚焦極：使電子束聚焦成直徑很小的細束。高壓陽極：高壓陽極上加有1萬伏以上直流高壓，高壓陽極的作用是使電子束高速轟擊熒光屏。32顯像原理管內(nèi)有電子槍和熒光屏；管外有偏轉(zhuǎn)線圈（提供偏轉(zhuǎn)磁場，使電子束方向偏轉(zhuǎn)）。圖像信號加在顯像管的控制柵極（或陰極），電子束受圖像信號的調(diào)制，另一方面，在偏轉(zhuǎn)磁場的控制下，電子束將從上到下一行行地掃描整個熒屏，對應(yīng)的電子數(shù)撞擊熒光屏的特定位置，熒光粉發(fā)光亮度與圖像信號大小成正比。這樣就將一幅畫面的電信號變成里一幅平面光學圖像。333.2.2電光轉(zhuǎn)換液晶顯示器(LCD)等離子體顯示器(PDP)34液晶分子 液晶是一種介于固體與液體之間、具有規(guī)

9、則性分子排列的有機化合物。(a)晶體 （b）液晶 （c）液體35液晶種類 液晶種類很多，主要有近晶型、膽甾型和向列型。近晶型膽甾型36向列型液晶 nematic由希臘語而來，是絲狀之意，故稱之為絲相。向列型液晶分子位置雜亂，粘度系數(shù)小，沒有層狀結(jié)構(gòu)，但方向大致一致。向列相液晶分子排列37液晶的電特性 液晶分子具有一定的電特性，分子在電場中充電極化，最終得到一個對準電場方向的正、負兩極。由于受到外界電壓的影響，液晶分子的排列形式發(fā)生改變。38在兩片玻璃基板上裝有取向膜，表面形成了很多槽，起到可以將液晶分子固定取向的作用。液晶配列顯示原理液晶會沿著溝槽取向，由于玻璃基板取向膜溝槽偏離90o ，所以

10、液晶分子成為扭轉(zhuǎn)型。液晶分子39(a) (b)液晶配列顯示原理圖（a）顯示白色 (b)顯示黑色40當玻璃基板沒有加入電場時，光線透過偏光板跟著液晶做90o扭轉(zhuǎn)，通過下方偏光板，液晶面板顯示白色。當在基板上加電場時，液晶分子產(chǎn)生配列變化，光線通過液晶分子空隙維持原方向，被下方偏光板遮蔽，光線被吸收無法透出，液晶面板顯示黑色。液晶配列顯示原理41液晶顯示器的種類 TN-LCD：扭曲向列型液晶顯示器 STN-LCD：超扭曲向列型液晶顯示器TFT-LCD：薄膜液晶顯示器42TN型液晶彩電的原理 TN型(Twisted Nematic)是在兩片平行放置的偏光板之間充填了一定數(shù)量的液晶混合物。這兩片偏光板

11、的偏光方向是相互垂直的。液晶分子在偏光板之間排列成多層。在不同層之間，液晶分子的長軸沿偏光板平行平面連續(xù)扭轉(zhuǎn)90o偏光板玻璃基板取向膜液晶偏光板彩色濾光片電極光源模組43TFT型液晶彩電的原理 44 由于在兩片玻璃板之間可以劃分出不同的區(qū)域，且每一個區(qū)域都用電場進行控制，這些不同的區(qū)域叫子像素。45TFT型液晶彩電的原理 TFT型液晶彩電的原理與TN型彩電的原理不同點： 將TN上部夾層的電極改為FET晶體管，而下部夾層改為了公共電極。TFTLCD屬于有源矩陣控制，由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制，因而各個節(jié)點相對獨立，并可連續(xù)控制。46動態(tài)對比度技術(shù)47動態(tài)對比度技術(shù) 動態(tài)對比度技術(shù)，改進

12、了背光燈管控制電路，使其可以根據(jù)畫面內(nèi)容精密程度來動態(tài)調(diào)節(jié)背光燈管亮度，令其全黑畫面下最低顯示亮度達到更低的水平，以此換來更高的動態(tài)對比度。關(guān)鍵技術(shù)是如何動態(tài)調(diào)節(jié)LCD的背光燈管亮度。4849廣色域是用NTSC色域來作為衡量液晶顯示器色彩還原能力的指標。目前主流液晶顯示器的色域值為NTSC 72%，只要色域值高于72%，廠商都會稱其為廣色域。 50廣色域決定其色域值的因素在于LCD的背光源。CCFL(冷陰極背光燈)，僅能顯示NTSC色域范圍72%左右的顏色。采用最新背光源LED(發(fā)光二極管)能顯示超過NTSC色域范圍105%的顏色。51 液晶顯示器中的背光源 在顯示屏兩邊設(shè)有作為光源的燈管，在

13、液晶顯示器的背面設(shè)有一塊背光板和反光膜，背光板是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線，其主要作用是提供均勻的背景光源。 52CCFL背光源53LED背光源5455響應(yīng)時間液晶顯示器各像素點對輸入信號反應(yīng)的速度，即像素由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗所需要的時間?；译A指的是液晶顯示器每一個由紅、綠、藍組成的像素由最暗到最亮之間不同亮度的層次級別提升灰階響應(yīng)時間方面的技術(shù)一般是以先進集成電路的精準操控，增大液晶單元盒驅(qū)動電壓，讓液晶單元轉(zhuǎn)動更快，由此來縮短每個灰階間的響應(yīng)時間。 56響應(yīng)時間57CRT顯示器的主要優(yōu)點： 壽命長（2萬小時） 亮度、對比度大，無視角問題 清晰度高，可達到SDTV及HDTV要求 對高速運動圖

14、像重顯效果好 技術(shù)成熟，綜合性價比最好58CRT顯示器的主要缺點： 體積大，重量重，實現(xiàn)34英寸以上顯示有困難 光柵失真大，受地磁影響，全屏亮度不均勻 屏幕邊沿和屏幕中心清晰度不同 存在輻射，功耗較大59LCD顯示器的主要優(yōu)點： 壽命長（5萬小時） 光柵不受磁場影響， 清晰度高，屏幕邊緣和中心清晰度相同 防爆、防輻射、安全性好 體積小、重量輕60LCD顯示器的主要缺點： 惰性大，快速圖像顯示有拖尾 存在視角問題 大屏幕高清晰度顯示成品率低，成本高61氣體放電保護層放電電極介質(zhì)層后玻璃板選址電極紫外線可見光二、PDP顯示器的原理與特點62二、PDP顯示器的原理與特點介質(zhì)層保護層熒光體條形間隔掃描

15、電極金屬層顯示電極選址電極維持電極63PDP顯示器的主要優(yōu)點： 沒有聚焦、會聚問題，圖形失真小，全屏一致性好 亮度、對比度、可視角優(yōu)于LCD及CRT背投影 屬于自發(fā)光器件，惰性小，顯示高速圖像無拖尾現(xiàn)象64PDP顯示器的主要缺點： 功耗大，42寸功耗在250W以上 實現(xiàn)200萬象素HDTV有困難 長期顯示固定圖像會造成屏幕灼傷 顯示垂直高速運動圖像有假輪廓效應(yīng)65背投影電視原理與特點66DLP( Digital Light Processing)為數(shù)字光源處理器，采用DMD數(shù)字微鏡系統(tǒng)投影。67背投影顯示器的主要優(yōu)點： 易于實現(xiàn)大屏幕、SDTV顯示 亮度、對比度較高 技術(shù)成熟，目前在屏幕尺寸相

16、同情況下性價比最高 惰性小，對高速圖像重顯效果好68背投影顯示器的主要缺點： 光柵失真大，調(diào)整復雜 可視角小，屏中和屏邊清晰度不同 屏幕越大，亮度越低 投影管壽命短（6000小時），需定期更換69有機發(fā)光二極管（OLED）OLED屬于載流子雙注入型發(fā)光器件，在外界電壓的驅(qū)動下，由電極注入的電子和空穴在有機材料中復合而釋放出能量，并將能量傳遞給有機發(fā)光物質(zhì)的分子，后者受到激發(fā)，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，當受激分子回到基態(tài)時輻射躍遷而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。 70OLED的優(yōu)點厚度薄，重量輕； 抗震性能好； 很大的視角下觀看，畫面仍然不失真； 響應(yīng)時間短； 低溫特性好制造工藝簡單，成本更低； 發(fā)光效率更高，耗能比

17、LCD要低； 可以做成能彎曲的柔軟顯示器。 7172幾種電視比較CRTLCDPDPOLED壽命2萬小時5萬小時短于5萬小時2萬小時亮度最高較高高最高視角問題/拖尾問題無/無明顯/明顯無/垂直輪廓160/無清晰度高（HDTV）高（HDTV）高（HDTV）最高屏中與屏邊均勻性問題有無無無光柵失真及受地磁干擾問題有無無無功耗/輻射較大/較大小/無大/很小小/無73負極性調(diào)制信號圖像內(nèi)容正極性調(diào)制信號 高電平對應(yīng)亮點 低電平對應(yīng)暗點2、負極性調(diào)制：電信號的極性：1、正極性調(diào)制：低電平對應(yīng)亮點高電平對應(yīng)暗點3.2.3 電視掃描741234512345123451、人眼惰性：0.1s 電視幀頻：25Hz3

18、.2.3 電視掃描2、逐行掃描順序掃描3、隔行掃描：后掃“偶數(shù)場”二場一幀，解決“閃爍”逐行掃描問題：閃爍先掃“奇數(shù)場”奇數(shù)場偶數(shù)場合成圖像1234575 隔行掃描示意圖76隔行掃描的優(yōu)點將圖象信號帶寬減小一半，或者說，使畫面無閃爍。77隔行掃描的缺點行間閃爍效應(yīng) 每條掃描線的重復頻率是25赫茲，低于臨界頻率。隔行比越大，行間閃爍效應(yīng)越明顯。2. 并行現(xiàn)象奇偶兩場光柵的鑲嵌情況不理想。它會使有效行數(shù)減少，影響圖象的分解力。3. 垂直邊沿鋸齒化當物體沿水平方向運動速度足夠大時，圖像的垂直邊沿會產(chǎn)生鋸齒現(xiàn)象。78行、場偏轉(zhuǎn)電流波形 行掃描電流波形場掃描電流波形行正程：從左到右行逆程：從右到左場正程

19、：從上到下場逆程：從下到上左行周期64s行正程行逆程右上場周期20ms場正程場逆程下79中心中心右左底頂ABCDEFGHIJKLMNOPQ正程逆程ABCDEFGHIIJKPLMNOQ80掃描電流非線性的影響81國家電視廣播技術(shù)標準行頻：fH=15625Hz行周期：TH=1/fH=64S行正程掃描時間：THt=52S行逆程掃描時間：THr=12S場頻：fV=50Hz場周期：TV=20ms場正程掃描時間：TVt=18.388ms=287TH+20S場逆程掃描時間：TVr=1.612ms=25TH+12S82電信號最高頻率 fmax = 6MHz頻率范圍： B = 06（MHz） 833.2.4 黑

20、白圖像信號 全電視信號又稱為視頻（VIDEO）信號，它由圖像信號、復合消隱（行消隱和場消隱）信號、復合同步（行同步和場同步）信號三部分組成。 84回掃線干擾亮線解決辦法： 加消隱信號左右左右左右左一、消隱信號：85消隱脈沖 行消隱脈沖：使行掃描逆程期間電子束截止，不顯示圖像。場消隱脈沖：使場掃描逆程期間電子束截止，不顯示圖像。8652.2s 11.8su黑場消隱1、行消隱脈沖 寬：11.8ust2、場消隱信號 寬：1.6ms 相當于25TH 時間u黑ttu黑3、復合消隱信號消隱信號波形：8759.3 4.7160s1、行同步信號 4.7s2、場同步信號 160s 3、復合同步(一)(二)二、同

21、步信號： 保證發(fā)、收二端掃描規(guī)律完全一致同步即收發(fā)端同頻、同相奇場偶場偶場奇場88場掃描不同步穩(wěn)定圖像向下滾動向上滾動接收機場頻低場頻收發(fā)同步接收機場頻高復合視頻信號89行掃描不同步穩(wěn)定圖像右消隱斜條左消隱斜條同步接收機行頻高接收機行頻低復合視頻圖像信號90相位不同步91同步與消隱信號異同周期相同電平不同 比消隱信號更黑。0.3：0.7脈沖寬度不同 行：4.7s ， 11.8s 場：160s，1600s 脈沖的起始時刻不同 行：前肩1.3s ， 后肩5.8s 場：前肩2.5 TH ，92同步分離電路幅度分離鎖相電路積分電路頻率分離行掃描電路場掃描電路全電視信號復合同步信號 93場同步信號積分波

22、形 一場末 二場始12345678起控電平二場末二行近二行遠三、開槽脈沖、均衡脈沖：延遲時間結(jié)果：隔行不均勻94開槽場同步 在2.5H寬的場同步信息內(nèi)傳遞行同步信息，在場同步期間用槽脈沖傳遞行同步信息，規(guī)定每隔半行開一個槽，槽寬4.7us，共開5個槽；槽的后沿位置相當于行同步的前沿位置。與槽脈沖方向相反的脈沖是齒脈沖，寬度27.3us。均衡脈沖 由于奇偶場同步脈沖與其緊密相鄰的前面的行同步脈沖有間隔為H和H/2之分，會導致奇偶場積分起始電平有差異，使奇偶場時間間隔不同，為保證隔行掃描良好，將寬160us的場消隱前肩上的行同步改為每半行一個、寬度為2.35us的5個前均衡脈沖，它們在場同步脈沖前

23、起到緩沖作用，保證隔行掃描光柵精確鑲嵌。95同步信號電平消隱信號電平同步信號電平消隱信號電平奇數(shù)場末偶數(shù)場末 奇數(shù)場始均衡脈沖寬度：2.35s槽脈沖寬度：4.7s 1、均衡脈沖波形：偶數(shù)場始96前一場末 后一場始 u100% 75% 0前均衡 場同步 后均衡25行場消隱時間行正程行正程2、全電視信號（黑白）97黑白圖像信號頻譜頻譜：電視信號的能量按頻率分布的曲線。電視信號頻譜是周期性離散譜線。98高頻電視信號 信號 載波調(diào)幅波 頻譜f0fi f0 f0fi一、圖像信號調(diào)幅 ：信號： um=Umsint 載波：u s=Ussin t已調(diào)波：uAm =Ussin t+mUs/2 cos(-)t -

24、mUs/2 cos(+)t二、波形：99（2）負極性調(diào)幅a為負極性調(diào)幅；b為正極性調(diào)幅負極性調(diào)幅優(yōu)點：節(jié)省發(fā)射功率，效率高，抗干擾能力強。100信號 載波下邊頻帶 上邊頻帶0 6 f06 f0 f06 f三、調(diào)幅圖象信號頻譜：四、殘留邊帶形式：101五、伴音信號： 調(diào)頻；伴音載波頻率比圖像載波頻率高6.5MHz最大頻率偏移：50KHz 六、伴音頻帶寬度： B=2x(fmax+Fmax) =2(fmax+Fmax) =2(50+15) =130(K) =0.13(M)七、高頻電視信號頻譜： 8M o.75M 6.5M f0 上邊帶 (f0+6.5M) f殘留的下邊帶1.25M102F0-3F f0-2F f0-F f0 f0F f02F f03Fff0F f0 f0F 信號調(diào)頻波 頻譜調(diào)頻波：八、相鄰頻道間隔關(guān)系：f圖(n1) f音(n1) f圖n f音n f圖(n+1)8M6.5M6.5M