電視成像原理

第六章電視成像原理6.1引言電視是根據(jù)人眼視覺(jué)特性，以一定的信號(hào)形式實(shí)時(shí)傳送活動(dòng)景物（或圖像）的技術(shù)。攝像部分，利用攝像管的光電效應(yīng)，將景物隨時(shí)間和空間變化的光信息變成電信號(hào)；電信號(hào)通過(guò)一定的途徑傳輸?shù)浇邮斩耍儆娠@示設(shè)備顯示出原景物。顯像部分一般利用熒光材料或液晶的電光效應(yīng)，將電信號(hào)重新還原成對(duì)應(yīng)的光圖像。

26.1引言像素

根據(jù)人眼對(duì)細(xì)節(jié)分辨力有限的視覺(jué)持性，平面圖像總可以看成是由許許多多小單元組成。在圖像處理系統(tǒng)中，這些組成畫(huà)面的細(xì)小單元稱(chēng)為像素。像素越小，單位面積上的像素?cái)?shù)目就越多，由其構(gòu)成的圖像就越清晰?；靖拍?/p>

一幅黑白平面圖像，表征它的特征參量是亮度。即組成黑白畫(huà)面的每個(gè)像素，不但有各自確定的幾何位置，而且各自還呈現(xiàn)著不同的亮度。由于電視系統(tǒng)傳送的是活動(dòng)圖像，因而每個(gè)像素亮度既是空間（二維）函數(shù)，同時(shí)又是時(shí)間函數(shù)。用數(shù)學(xué)函數(shù)可表示為：(6-1)36.1引言圖像幀

電視系統(tǒng)中把構(gòu)成一幅圖像的各像素傳送一遍稱(chēng)為進(jìn)行了一個(gè)幀處理，或稱(chēng)為傳送了一幀，每幀圖像由許多像素組成，幀是構(gòu)成活動(dòng)圖像的最小單元。將組成一幀圖像的像素，按順序轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為掃描。掃描的過(guò)程和我們讀書(shū)時(shí)視線從左到右、自上而下依次進(jìn)行的過(guò)程類(lèi)似，掃完第一幅后掃第二幅，如此循環(huán)。掃描從左至右的掃描稱(chēng)為行掃描；自上而下的掃描稱(chēng)為幀(或場(chǎng))掃描。46.1引言?huà)呙璧膶?shí)質(zhì)是將原來(lái)隨空間和時(shí)間變化的函數(shù)變成只隨時(shí)間變化的函數(shù)，即fB(x,y,t)→fB(t)，所以傳輸通道的輸出u(t)=fB(t)，即單一時(shí)間函數(shù)的亮度信息變量。在電視成像中，為了使人感覺(jué)到連續(xù)活動(dòng)的圖像，每秒鐘需要出現(xiàn)1000萬(wàn)個(gè)像素，能夠達(dá)到如此高的記錄速度的，只有電子掃描技術(shù)。電子掃描由電子槍進(jìn)行，指利用電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用，使電子束高速運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上，電子掃描正是電視系統(tǒng)中完成圖像分解和合成的基本手段。56.1引言按電子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同，電子掃描可以分為直線掃描、圓掃描、螺旋掃描等多種方式。在電視系統(tǒng)中，為了充分利用矩形屏幕，并使掃描設(shè)備簡(jiǎn)單可靠，通常采用勻速單向直線掃描方式。

進(jìn)行掃描時(shí)，要求收發(fā)兩端的掃描規(guī)律必須嚴(yán)格一致，稱(chēng)為同步。

同步包含兩個(gè)方面：一是兩端的掃描速度相同，稱(chēng)作同頻；二是兩端畫(huà)面之每行、每幅的掃描起始時(shí)刻相同，叫做同相。既同頻又同相才能實(shí)現(xiàn)同步掃描，保證重現(xiàn)圖像既無(wú)水平方向扭曲現(xiàn)象，也無(wú)垂直方向翻滾現(xiàn)象。66.1引言電子束的掃描是靠偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。只有電子束按一定規(guī)律偏轉(zhuǎn)，而且這種偏轉(zhuǎn)規(guī)律與發(fā)送端一致時(shí)，才能重現(xiàn)原來(lái)的圖像。電子偏轉(zhuǎn)分靜電偏轉(zhuǎn)和電磁偏轉(zhuǎn)。靜電偏轉(zhuǎn)靜電偏轉(zhuǎn)是靠加在偏轉(zhuǎn)板上的鋸齒波電壓，并在偏轉(zhuǎn)板之間形成電場(chǎng)E而使電子束受力產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。電場(chǎng)力為：(6-2)式中e為電子的電荷。7電磁偏轉(zhuǎn)6.1引言電磁偏轉(zhuǎn)是靠偏轉(zhuǎn)線圈中所通過(guò)的電流形成磁場(chǎng)，使電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受力而偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)方向由電磁學(xué)的左手定則確定。磁場(chǎng)力為：(6-3)注意：磁場(chǎng)較大時(shí)，屏幕邊緣部分會(huì)出現(xiàn)延伸性失真，掃描電流需要一定的非線性。進(jìn)行線性?huà)呙栊枰€性良好的鋸齒波電流流過(guò)線圈。但是，為了克服延伸性失真，實(shí)際電流需要有一定的非線性。另外，要在水平和垂直方向同時(shí)施加磁場(chǎng)進(jìn)行掃描，需要兩組互相垂直的偏轉(zhuǎn)線圈。電磁偏轉(zhuǎn)容易實(shí)現(xiàn)大偏轉(zhuǎn)角，射線電流大、像差小，所以攝像管和顯像管都采用電磁偏轉(zhuǎn)。86.1引言電磁偏轉(zhuǎn)示意圖平面屏幕偏轉(zhuǎn)距離偏轉(zhuǎn)角垂直紙面向外的均勻磁場(chǎng)勻速運(yùn)動(dòng)的電子偏轉(zhuǎn)中心圓周半徑磁場(chǎng)區(qū)域磁場(chǎng)強(qiáng)度B電子速度v電子質(zhì)量m電子電荷e96.1引言令為常數(shù)，可得偏轉(zhuǎn)角為：(6-4)這樣，在偏轉(zhuǎn)角較大時(shí)，偏轉(zhuǎn)距離D為：(6-5)偏轉(zhuǎn)角較小（磁場(chǎng)較弱）時(shí)，偏轉(zhuǎn)距離D為：(6-6)106.1引言根據(jù)左手定則，對(duì)電子束施加水平方向磁場(chǎng)，電子束做垂直方向偏轉(zhuǎn)；對(duì)電子束施加垂直方向磁場(chǎng)，電子束做水平方向偏轉(zhuǎn)。在電視系統(tǒng)中，攝像管與顯像管外部都裝有水平和垂直兩組偏轉(zhuǎn)線圈。同時(shí)加入鋸齒波電流時(shí)，電子束既作水平掃描又作垂直掃描，形成直線掃描光柵。逐行掃描電子束從屏幕左上端開(kāi)始，按照從左到右，從上到下的順序以均勻速度一行接一行的掃描，一次連續(xù)掃描完成一幀電視畫(huà)面的方式稱(chēng)為逐行掃描。116.1引言行掃描過(guò)程中，電子束從左到右的掃描稱(chēng)為行正程掃描，所需時(shí)間THS；電子束從右到左的掃描稱(chēng)為行逆程掃描，所需時(shí)間THR；行掃描周期TH=THS+THR，行掃描頻率fH=1/TH。電子束從上到下的掃描稱(chēng)為幀正程掃描，所需時(shí)間TFS；電子束從下到上的掃描稱(chēng)為幀逆程掃描，所需時(shí)間TFR；所以，幀掃描周期TF=TFS+TER，幀掃描頻率fF=1/TF。幀周期應(yīng)為行周期的整數(shù)倍Z，Z足夠大時(shí)，人眼將分辨不出行掃描光柵結(jié)構(gòu)126.1引言為了使圖像均勻清晰，電視系統(tǒng)在逆程期間不傳送圖像信號(hào)，采用消隱脈沖截止掃描電子束，使逆程無(wú)掃描線。為了提高傳輸效率，應(yīng)使正程時(shí)間遠(yuǎn)大于逆程時(shí)間。我國(guó)電視廣播技術(shù)體制規(guī)定：行逆程系數(shù)約為18％，即THR/TH~18%，幀逆程系數(shù)約為8％，TFR/TF~8%。隔行掃描一幀圖像逐行掃描完成后，整個(gè)屏幕亮一次。根據(jù)人眼視覺(jué)惰性及臨界閃爍頻率，在保證無(wú)閃爍感的條件下，要求電視屏幕每秒鐘亮的次數(shù)須在48次以上。提高幀頻，會(huì)增加圖像信號(hào)的傳輸帶寬。為了消除閃爍感又不使圖像信號(hào)傳輸帶寬過(guò)寬，提出了隔行掃描方案。136.1引言隔行掃描是將一幀電視圖像分成兩場(chǎng)進(jìn)行交錯(cuò)掃描。第一場(chǎng)對(duì)圖像的奇數(shù)場(chǎng)掃描，第二場(chǎng)對(duì)圖像的偶數(shù)場(chǎng)掃描。奇偶兩場(chǎng)光柵均勻相嵌，構(gòu)成一幅完整畫(huà)面。由于掃完每一場(chǎng)屏幕從上到下整個(gè)亮一次，所以，掃完一幅圖像屏幕亮了兩次。這樣，幀頻是場(chǎng)頻的一半，在保證無(wú)閃爍感的同時(shí)，又使圖像信號(hào)的傳輸帶寬下降一半。隔行掃描光柵及電流波形一幀圖像行數(shù)一般選為奇數(shù)，每場(chǎng)均包含半行。奇數(shù)場(chǎng)最后一行為半行，偶數(shù)場(chǎng)第一行為半行，最后一行為整行。146.2攝像原理電視信號(hào)的產(chǎn)生由攝像管完成。攝像部分是利用攝像管的光電效應(yīng)，將景物隨時(shí)間和空間變化的光電信息變成電信號(hào)。黑白攝像管攝像管是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的攝像器件，它將二維空間分布的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為一維隨時(shí)間變化的視頻電信號(hào)。攝像管主要由鏡頭、光電靶、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈組成。工作過(guò)程：①光電轉(zhuǎn)換：2D光強(qiáng)分布→2D電量分布。②電荷存儲(chǔ)：電量積累→電荷分布靶面。③信號(hào)掃描讀出：電子槍逐點(diǎn)掃描→視頻信號(hào)。156.2攝像原理電子槍RL黑白攝像管的構(gòu)造1）光電效應(yīng)外光電效應(yīng)：指一些金屬如鉀、鈾在光能量激發(fā)下發(fā)射電子。內(nèi)光電效應(yīng)：指一些半導(dǎo)體材料（如硫化銻）在光能量的激發(fā)下改變其電阻。內(nèi)光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換效率高，材料可以存儲(chǔ)和積累電荷，應(yīng)用廣泛。16光學(xué)圖像正電荷向低電位轉(zhuǎn)移電位圖像。光電導(dǎo)體形成跨層電場(chǎng)，受到光照后，電導(dǎo)率升高，升高的程度與光照強(qiáng)度成正比。正電荷從高電位流向低電位，靶的右側(cè)電位升高。這樣就把入射在光電導(dǎo)體左邊的光學(xué)圖像，轉(zhuǎn)換成了右邊的電位圖像。6.2攝像原理光電導(dǎo)靶絕緣面電位的上升過(guò)程是電荷的積累過(guò)程。注：光電導(dǎo)靶是半導(dǎo)體，未受到光照時(shí)，具有較高的電阻率（1012歐.cm）17

攝像管未工作時(shí)，光電導(dǎo)靶兩個(gè)表面間有數(shù)十伏的電壓差；工作時(shí)，光照使受光面產(chǎn)生光生載流子，兩表面間產(chǎn)生放電電流，靶的絕緣面電位上升。一幀時(shí)間內(nèi)，放電電荷是連續(xù)積累的。6.2攝像原理2）電荷存儲(chǔ)與積累入射光子轟擊光電導(dǎo)靶，產(chǎn)生本征吸收（光生載流子），引起電導(dǎo)率變化與圖像照度分布一致。電導(dǎo)率變化導(dǎo)致光電靶兩側(cè)放電，絕緣面電位上升，上升的數(shù)值對(duì)應(yīng)于該點(diǎn)輸入圖像照度值。細(xì)電子束發(fā)射源：間熱式氧化物陰極。聚焦系統(tǒng)：聚焦線圈的磁場(chǎng)和聚焦陽(yáng)極的電場(chǎng)。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：兩對(duì)磁偏轉(zhuǎn)線圈（偏轉(zhuǎn)角一般小于10o）。18內(nèi)光電效應(yīng)積電式攝像管視頻信號(hào)形成等效回路45V100K⑤攝像時(shí)，Re變化很大→充電電流變化很大→負(fù)載電阻RL上形成圖像信號(hào)電壓（幾十毫伏）。攝像管陰極6.2攝像原理①光電靶像素：一個(gè)大電阻和小電容的并聯(lián)。②電子束：?jiǎn)蔚抖鄶S開(kāi)光。③充電回路：E＋，RL，信號(hào)極，Ce，R，K，E－。④無(wú)光照時(shí)，Re很大，補(bǔ)充電流非常?。?.5nA，幾十微伏）。光線越強(qiáng)，等效電阻Re越小。E為靶電源。系統(tǒng)沿使Ce左端電位為E，右端電位為零，掃描間隔中Ce會(huì)放電，形成非常微弱的暗電流，約為0.5nA，輸出信號(hào)電壓約為幾十微伏。攝像時(shí)，依次接通各個(gè)像素，Ce放電，右端電位上升，形成電位像。電子束對(duì)電位像的高電位進(jìn)行充電，充電電流能夠反映電位的高低，也就反映了像素的亮度，RL上形成圖像信號(hào)電壓（約幾十毫伏）。19彩色攝像管棱鏡分色系統(tǒng)與濾色鏡反綠鏡反藍(lán)鏡加強(qiáng)反射EGEBER6.2攝像原理攝像管本身并無(wú)辨色能力，它只能辨別亮度，輸出信號(hào)的顏色特征是靠分色系統(tǒng)和濾色片賦予的。彩色攝像機(jī)＝三個(gè)黑白攝像管+棱鏡分色系統(tǒng)+紅、綠、藍(lán)濾色鏡→三基色信號(hào)ER，EG，EB206.2攝像原理6.2.1全電視信號(hào)

黑白全電視信號(hào)由圖像信號(hào)和輔助信號(hào)組成，輔助信號(hào)有同步信號(hào)和消隱信號(hào)。1）電視圖像信號(hào)波形圖像信號(hào)是由攝像管將明暗不同的景象經(jīng)過(guò)電子掃描和光電轉(zhuǎn)換而得到的電信號(hào)。該電信號(hào)有正負(fù)極性之分：光線越強(qiáng)，輸出信號(hào)電平值越高為正極性圖像信號(hào)；光線越強(qiáng)，輸出電平值越低，稱(chēng)為負(fù)極性的圖像信號(hào)。正極性圖像信號(hào)負(fù)極性圖像信號(hào)21一般說(shuō)來(lái)，電視圖像信號(hào)是隨機(jī)的。負(fù)極性隨機(jī)圖像信號(hào)6.2攝像原理電視圖像信號(hào)的特點(diǎn)對(duì)于一般的活動(dòng)圖像，垂直方向變化緩慢，相鄰兩行或相鄰兩幀的圖像信號(hào)差別很小，行（幀）間具有較強(qiáng)相關(guān)性。①近似周期性電視圖像波形的近似周期性226.2攝像原理電視圖像信號(hào)具有直流成分，其數(shù)值總是在零值以上或以下的一定范圍內(nèi)變化，不會(huì)同時(shí)跨越零值上下兩個(gè)區(qū)域。因此，圖像信號(hào)具有平均值，其數(shù)字決定了圖像的背景亮度。②單極性2）電視圖像信號(hào)的頻譜分析頻譜指信號(hào)中所含的頻率成分及其能量分布，即各頻率成分的相對(duì)幅度。攝像時(shí)，圖像上各像素的亮度按時(shí)間順序變?yōu)殡娦盘?hào)，因此，圖像信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)fB(t)。圖像信號(hào)是單極性信號(hào)，其幅度與亮度成正比，其頻帶寬度與圖像內(nèi)容有關(guān)。236.2攝像原理

欲求電視圖像的頻帶寬度，必須知道其最高和最低頻率。最低頻率：指圖像的背景亮度，即圖像信號(hào)的直流分量，其頻率接近于零。最高頻率：需要根據(jù)孔闌效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。孔闌效應(yīng)指電子束孔徑的大小對(duì)圖像水平分解力的影響。圖像孔闌效應(yīng)及對(duì)應(yīng)電視信號(hào)246.2攝像原理

孔闌效應(yīng)表明：掃描電子束直徑與像素大小相當(dāng)時(shí)，其圖像信號(hào)近似為正弦波，故圖像信號(hào)的最高頻率為：（6-7）這里，N指水平分解力，即一行內(nèi)所能分解的黑白條紋數(shù)：Z表示每幀的行數(shù)，M表示垂直分解力，K表示幅型比系數(shù)。(1-β)Z表示掃描行數(shù)減去消隱的行數(shù)，即有效掃描行數(shù)。Ke是凱爾系數(shù)。（6-8）實(shí)驗(yàn)表明，在同一電視系統(tǒng)中，水平分解力與垂直分解力相當(dāng)時(shí)圖像質(zhì)量最佳。256.2攝像原理（6-9）（6-10）β為場(chǎng)逆程系數(shù)。如果采用隔行掃描，則fF＝fv/2，得到：（6-11）THS是行正程時(shí)間，除以像素?cái)?shù)目N得到每個(gè)像素的采樣時(shí)間。αTH表示行逆程時(shí)間。α表示行逆程系數(shù)。fH指行頻，它等于幀頻fF乘以每幀行數(shù)Z。在逐行掃描的情況下，fF＝fV，得到：266.2攝像原理如何確定場(chǎng)頻fV？根據(jù)掃描光柵無(wú)閃爍和活動(dòng)圖像有連續(xù)感的要求，場(chǎng)頻一定要大于臨界閃爍頻率，即fV≥48Hz。根據(jù)占用頻帶寬度盡可能窄以及不受電源干擾的要求，場(chǎng)頻最好與電力網(wǎng)頻率同步。目前各國(guó)的場(chǎng)頻與本國(guó)的電源頻率相同，即50Hz或60Hz。注：如果場(chǎng)頻與電力網(wǎng)頻率不相同，接收機(jī)電源濾波器不完善，以及雜散電源磁場(chǎng)的影響，電視圖像會(huì)產(chǎn)生扭曲擺動(dòng)和“滾道”現(xiàn)象。如果場(chǎng)頻和電源頻率同步鎖定后，上述干擾就會(huì)固定不動(dòng)，眼睛就會(huì)逐步習(xí)慣這種干擾，不會(huì)產(chǎn)生不適應(yīng)的感覺(jué)。不過(guò)，現(xiàn)代接收機(jī)的生產(chǎn)工藝水平已經(jīng)能夠克服這些電源的干擾，因此場(chǎng)頻與電力網(wǎng)頻率相同的要求并非必要。27如何確定每幀行數(shù)Z？

此參數(shù)旨在提供當(dāng)觀看距離為屏幕高度的6倍時(shí)，適于一般視覺(jué)敏銳度的垂直分辨率的值。每幀行數(shù)為奇數(shù)。當(dāng)前，常規(guī)廣播電視的標(biāo)準(zhǔn)化值為每幀525行和625行。6.2攝像原理我國(guó)現(xiàn)行電視標(biāo)準(zhǔn)：圖像幅型比K為4:3，場(chǎng)頻fV＝50Hz，掃描行數(shù)Z＝625，行逆程系數(shù)α＝18％，場(chǎng)逆程系數(shù)β＝8％，凱爾系數(shù)Ke＝0.76。采用隔行掃描的圖像信號(hào)的帶寬為：（6-11）所以，電視信號(hào)的亮度傳輸通道的頻帶規(guī)定為6MHz。28靜止圖像的頻譜只在水平方向有亮度變化的靜止圖像

這種情況下，每個(gè)行掃描得到的圖像信號(hào)都是一樣的。根據(jù)傅立葉分析，頻譜是線狀譜，位于行頻fH及其諧波nfH上。n越大，能量越小。對(duì)于我國(guó)，6MHz帶寬最高諧波次數(shù)n＝384。6.2攝像原理3)電視信號(hào)的頻譜垂直方向無(wú)變化的靜止圖像及其頻譜波形以行頻重復(fù)29在垂直方向也有亮度變化的靜止圖像信號(hào)頻譜仍以行頻fH重復(fù)，頻譜成分為nfH±m(xù)fV，其頻譜分布是離散譜線族（譜線群），主譜線為nfH。頻譜特點(diǎn)：信號(hào)能量集中在行頻fH及其各次諧波nfH的主譜線上，n越大能量越小。在每個(gè)主譜線兩旁存在著場(chǎng)頻及其諧波的許多副譜線。m越大，副譜線能量越小。6.2攝像原理行頻諧波場(chǎng)頻諧波波形以場(chǎng)頻重復(fù)30在垂直方向有細(xì)節(jié)變化的靜止圖像垂直方向有精細(xì)細(xì)節(jié)變化時(shí)，兩場(chǎng)信號(hào)會(huì)有差異，其信號(hào)波形以幀為周期，故頻譜成分為nfH±m(xù)fF。由于垂直方向內(nèi)容有不小的相關(guān)性，所以幀間差引起的奇數(shù)倍成分相對(duì)較小。幀頻fF為25Hz。6.2攝像原理波形以幀頻重復(fù)31運(yùn)動(dòng)圖像的頻譜對(duì)于一般速度運(yùn)動(dòng)的物體，形成的幀周期信號(hào)波形表現(xiàn)為隨運(yùn)動(dòng)情況在時(shí)間軸上的相位有變化。隨景物運(yùn)動(dòng)，兩旁的譜線依時(shí)間左右擺動(dòng)，主譜線兩旁的副譜線近乎連續(xù)。6.2攝像原理運(yùn)動(dòng)圖像信號(hào)頻譜總體來(lái)講，圖像信號(hào)頻譜是離散而成群的，呈梳齒狀。因電視圖像相鄰幀間、行間相關(guān)較大，相鄰譜群之間有信號(hào)能量的空白區(qū)。32輔助信號(hào)的波形與頻譜160μs1612μ

s行、場(chǎng)同步和消隱信號(hào)（均為周期性脈沖）6.2攝像原理同步信號(hào)消隱信號(hào)33輔助信號(hào)的頻譜一般來(lái)說(shuō)，能量主要集中在f=3/τ以?xún)?nèi)，故可近似認(rèn)為這類(lèi)脈沖信號(hào)的最高頻率為fmax=3/τ。各輔助信號(hào)頻譜都小于6MHz。6.2攝像原理頻譜與脈沖寬度τ有關(guān)34

為了分析問(wèn)題簡(jiǎn)單，常將全電視信號(hào)的頻譜表示為下圖：結(jié)論：全電視信號(hào)具有在0～6MHz范圍內(nèi)離散分布的頻譜結(jié)構(gòu)。6.2攝像原理356.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸6.3.1電視中心電視中心負(fù)責(zé)電視信號(hào)的產(chǎn)生（攝?。?、處理與編輯，是所有電視節(jié)目的來(lái)源。并且，通過(guò)發(fā)射機(jī)調(diào)制、放大，合成射頻電視信號(hào)，向四方發(fā)射出去。

圖像視頻信號(hào)的帶寬很寬（0～6MHz），要發(fā)射出去需要很高的載波頻率，一般采用超短波或微波來(lái)發(fā)射。對(duì)于一個(gè)200m高的發(fā)射天線，可以估算出其電波覆蓋半徑為50公里。設(shè)發(fā)射天線高為h1，接收天線高為h2，地球半徑為R，則視距為l1+l2。366.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸電視信號(hào)發(fā)射設(shè)備包括圖像發(fā)射機(jī)、殘留邊帶濾波器、雙工器、視頻輸入設(shè)備、監(jiān)測(cè)設(shè)備、假負(fù)載、控制臺(tái)、發(fā)射天線。在廣播電視系統(tǒng)中，電視信號(hào)源（攝像機(jī)、電視幻燈機(jī)、測(cè)試信號(hào)發(fā)生器、激光視盤(pán)機(jī)等）產(chǎn)生的電視信號(hào)稱(chēng)為視頻電視信號(hào)，它不適合直接進(jìn)行發(fā)射；視頻全電視信號(hào)只有經(jīng)過(guò)調(diào)制和混頻，形成射頻全電視信號(hào)，才能發(fā)射。視頻全電視信號(hào)射頻化1）視頻圖像殘留邊帶調(diào)幅做法：切除下邊帶，保留載波及上邊帶：12MHz→7.25MHz優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)省帶寬；②降低了發(fā)射和接收天線的帶寬要求；③簡(jiǎn)化了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的高頻電路；④提高了發(fā)射機(jī)的有效輸出功率。但是，不均衡調(diào)幅需要特殊的接收中放。37做法：伴音信號(hào)頻率范圍是50～15000Hz，經(jīng)調(diào)頻變成寬帶信號(hào)（130KHz）。優(yōu)點(diǎn)：與圖像調(diào)制方式不同，不互相干擾，接收質(zhì)量高。高頻端抗干擾能力差，需要預(yù)加重處理6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸2）伴音信號(hào)調(diào)頻我國(guó)廣播電視系統(tǒng)規(guī)定：甚高頻（VHF）：48～223MHz；超高頻（UHF）：470～960MHz；伴音信號(hào)帶寬：130KHz。注：最大頻偏△fm＝50KHz，已調(diào)伴音信號(hào)的帶寬Bf＝2（△fm＋fm）＝2（50＋15）KHz＝130KHz

電視頻道使用米波頻段（48.5～223MHz，12個(gè)頻道）和分米波頻段（56個(gè)頻道，470～458MHz，566～606MHz不使用）。92～167MHz、566～606MHz部分供調(diào)頻廣播和無(wú)線電通信使用，調(diào)頻廣播使用88～108MHz，其中，88～92MHz頻帶內(nèi)可以安排電視頻道。38射頻全電視信號(hào)的頻譜如下圖所示：

我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：每個(gè)頻道的伴音載頻比圖像載頻高6.5MHz，頻道帶寬為8MHz。6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸39廣播電視系統(tǒng)的原理方框圖6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸406.3.2電視信號(hào)的差轉(zhuǎn)為了擴(kuò)大電視的覆蓋范圍，需要建立轉(zhuǎn)播發(fā)射臺(tái)對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)播。轉(zhuǎn)播方式可以分為：2）差轉(zhuǎn)式先解調(diào)，再調(diào)制，十分龐雜。直接變頻放大，不進(jìn)行解調(diào)再調(diào)制，線路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，十分普及。6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸1）收轉(zhuǎn)式41一次變頻式差轉(zhuǎn)機(jī)二次變頻式差轉(zhuǎn)機(jī)特點(diǎn)：收發(fā)隔離度比較差，容易產(chǎn)生干擾。特點(diǎn)：有中頻放大器，增益較高，工作穩(wěn)定，設(shè)備復(fù)雜6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸42

每個(gè)像素占用一條傳輸通道，把所有像素的亮度信息同時(shí)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并同時(shí)傳輸出去。一幀畫(huà)面分解成幾十萬(wàn)個(gè)像素就需要幾十萬(wàn)條通道。在電路上同時(shí)提供幾十萬(wàn)條通道是不現(xiàn)實(shí)的，因此，同時(shí)傳輸制未被采用。6.3.3電視信號(hào)傳輸1）同時(shí)傳輸制6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸2）順序傳輸制

將景物分解成許多像素后，把所有像素的亮度信息按時(shí)間順序一一傳輸出相應(yīng)的電信號(hào)，所用的傳輸通路只需一條。一條傳輸通路輪流接通每一對(duì)相應(yīng)的光電單元和發(fā)光單元。只要輪流的速度足夠快，由于人眼的視覺(jué)暫留特性，看起來(lái)好像是所有的象素同時(shí)發(fā)光，顯示出完整的畫(huà)面。43

A.要求傳送速度快。只有傳送迅速，傳送時(shí)間小于視覺(jué)暫留時(shí)間（約50~200ms），重現(xiàn)圖像才會(huì)給人以連續(xù)無(wú)跳動(dòng)的感覺(jué)。順序傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：B.傳送要準(zhǔn)確。每個(gè)像素一定要在輪到它傳送時(shí)才被轉(zhuǎn)換、傳送，并被接收方接收。且收、發(fā)雙方每個(gè)像素被轉(zhuǎn)換、還原的幾何位置要一一對(duì)應(yīng)。即收發(fā)雙方應(yīng)同步工作。6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸傳輸通道電視信號(hào)的傳輸通道包括微波中繼、通信衛(wèi)星中繼、有線電視、光纖。44微波中繼傳輸

微波中繼是電視信號(hào)遠(yuǎn)距離傳播的一種方式，通過(guò)微波設(shè)備多級(jí)中繼傳送（微波鏈）。6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸端站1：將電視臺(tái)送來(lái)的電視信號(hào)調(diào)制到微波上發(fā)送出去。端站2：將收到的微波信號(hào)解調(diào)出電視信號(hào)送往電視臺(tái)。端站1端站2中繼站中繼站：完成微波信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)和分路。有三種：①可以分出和加入信號(hào)的主站；②能夠分出信號(hào)的分路站；③僅對(duì)信號(hào)進(jìn)行變頻和放大的中間站。微波信號(hào)發(fā)送機(jī)+微波信號(hào)接收機(jī)+電視調(diào)制解調(diào)機(jī)45①頻帶寬：可以調(diào)頻傳輸，抗干擾。②穩(wěn)定性好：不受電離層、天電，太陽(yáng)黑子變化、工業(yè)的干擾，質(zhì)量有保證。③直線傳播：視距傳播，需接力（高山）。④定向收發(fā)：方向性很強(qiáng)的高增益天線。微波中繼傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸微波中繼傳輸是目前各國(guó)遠(yuǎn)距離傳輸電視信號(hào)的主要手段，所有的微波中繼站均采用調(diào)頻方式傳輸信號(hào)。一個(gè)微波中繼系統(tǒng)由許多中繼站組成，進(jìn)行多波道傳輸，而每一個(gè)中繼站的雙向波道又各有一套收發(fā)設(shè)備，這樣，就需要正確、合理的選擇收發(fā)頻率。46微波傳輸?shù)念l率分配原則：

使系統(tǒng)內(nèi)部干擾最小，在給定頻段內(nèi)盡可能安排多的波道，增加通信容量。注意事項(xiàng)：①同一站內(nèi)，單向波道收、發(fā)頻率必須分開(kāi)。②多波道同時(shí)工作時(shí)，相鄰波道要有足夠間隔。③合理分配頻率，避免鏡像干擾。④整個(gè)頻譜安排應(yīng)緊湊。6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸47通信衛(wèi)星中繼傳輸衛(wèi)星通信網(wǎng)示意圖收發(fā)天線；轉(zhuǎn)發(fā)器；控制設(shè)備；電源衛(wèi)星電視接收機(jī)；饋源系統(tǒng)；低噪聲下變頻器（俗稱(chēng)高頻頭）衛(wèi)星地面接收站6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸衛(wèi)星要在地球的同步軌道運(yùn)動(dòng)，同步軌道在赤道上空約36000公里處。由于衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度較弱，頻帶很寬，要求衛(wèi)星接收機(jī)靈敏度高、噪聲小、頻帶寬、接收天線增益高。48上行站：對(duì)來(lái)自電視中心的廣播電視信號(hào)進(jìn)行處理、調(diào)制、上變頻和功率放大，通過(guò)定向天線向衛(wèi)星發(fā)送上行微波信號(hào)。接收站：接收來(lái)自衛(wèi)星的電視載波信號(hào)，通過(guò)天線把衛(wèi)星信號(hào)變換成中頻信號(hào)，進(jìn)行低噪聲放大、下變頻、中頻解調(diào)和基帶處理。遙測(cè)遙控跟蹤站：測(cè)量、控制衛(wèi)星的位置和姿態(tài)，以及調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)器的工作狀態(tài)，是與衛(wèi)星對(duì)話(huà)并管理衛(wèi)星的地球站。衛(wèi)星：接收來(lái)自上行站的電視信號(hào)，放大，變頻，用下行頻率向用戶(hù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)目。衛(wèi)星電視系統(tǒng)包括：6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸49通信覆蓋面大，距離遠(yuǎn)，易實(shí)現(xiàn)越洋和洲際通信。傳輸容量大，頻帶寬。傳輸質(zhì)量高，通信穩(wěn)定。具有多址聯(lián)結(jié)特性。通信衛(wèi)星中繼傳輸?shù)奶攸c(diǎn)：6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸50特點(diǎn)：適用于城市地區(qū)，規(guī)模小、傳輸距離近、頻帶少（逐漸增加）。有線電視傳輸公用天線電視系統(tǒng)CATV（CommunityAntennaTelevisionSystem）電纜電視系統(tǒng)CATV（CableTelevisionSystem）指把室外天線收到的電視信號(hào)經(jīng)放大處理后，用電纜分配到用戶(hù)，形成電視接收、傳輸、分配系統(tǒng)。6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸51有線電視系統(tǒng)包括：前端設(shè)備：是核心部分，接收和處理信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、頻率變換、電平控制以及干擾抑制。接收天線采用單頻道天線。

傳輸系統(tǒng)：采用較粗的同軸電纜；采用均衡器補(bǔ)償高、低頻的不同衰減；采用帶自動(dòng)增益和斜率補(bǔ)償?shù)姆糯笃餮a(bǔ)償由溫度變化引起的電平起伏。

信號(hào)分配系統(tǒng)：包括分配器、分支器、線路放大器和用戶(hù)；分配器和分支器是無(wú)源器件，對(duì)用戶(hù)接收機(jī)起隔離作用。輸入輸出端要良好匹配。6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸52光纖傳輸光通信是用光波作為信息傳輸載波的通信方式。可以分為有線和無(wú)線光通信。光通信是最理想的通信手段之一。通信容量大（載頻高，頻帶寬），損耗小，中繼距離長(zhǎng)，不受電磁干擾，光纖原料資源豐富。6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸光纖通信系統(tǒng)包括：光發(fā)射端：二次調(diào)制、放大、驅(qū)動(dòng)，得到載波光。中繼放大器：衰減補(bǔ)償。光接收端：光電轉(zhuǎn)換，解調(diào)。53彩色攝像機(jī)將彩色圖像分解成紅、綠、藍(lán)三基色光，并變成相應(yīng)的三基色電壓（ER，EG，EB或R，G，B），但是，在電視信號(hào)的傳輸中，并不直接傳送這三個(gè)基色信號(hào)。6.3.4傳輸信號(hào)處理6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸兼容性考慮：彩色電視信號(hào)中必須有一個(gè)代表圖像亮度的信號(hào)分量，不能直接傳送R，G，B。帶寬經(jīng)濟(jì)性考慮:每個(gè)基色信號(hào)占用6MHz不經(jīng)濟(jì)。因?yàn)槊總€(gè)基色信號(hào)中都包含亮度、色調(diào)和飽和度分量，所以，它們的線性組合也包含了這三個(gè)要素。解決辦法就是在兼容制彩色電視中選用亮度信號(hào)和色差信號(hào)作為傳輸信號(hào)。54亮度信號(hào)Y由紅、綠、藍(lán)三基色信號(hào)線性組合而成：（6-12）利用該電阻矩陣電路可以實(shí)現(xiàn)亮度信號(hào)的疊加。6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸

色差信號(hào)指基色信號(hào)與亮度信號(hào)之差組成的信號(hào)。基本色差信號(hào)有3個(gè)，即：（6-13）它們都代表電視信號(hào)的色度信息。55①在亮度方程中，EG信號(hào)的系數(shù)最大，使EG-Y信號(hào)比ER-Y和EB-Y信號(hào)小得多，從而EG-Y信號(hào)抗干擾能力差。從原理上講，三個(gè)色差信號(hào)只需傳輸兩個(gè)就可以（相互獨(dú)立的要求），所有的彩色電視廣播制式都選用ER-Y和EB-Y進(jìn)行傳輸，原因?yàn)椋孩谠诮邮斩擞肊R-Y和EB-Y可以方便地恢復(fù)出EG-Y：EG-Y＝-0.51（ER-Y）-0.19（EB-Y），兩個(gè)系數(shù)都小于1，易于實(shí)現(xiàn)。6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸采用色差信號(hào)傳輸除了滿(mǎn)足兼容性要求外，還有以下好處：①傳送黑白圖像時(shí)，兩個(gè)色差信號(hào)都為零，色差信號(hào)不會(huì)干擾亮度信號(hào)。②有利于節(jié)省色度信號(hào)的發(fā)射能量，彩色圖像大部分面積上色差信號(hào)為零。③在接收機(jī)中，利用解碼矩陣很容易將色差信號(hào)還原成三個(gè)基色信號(hào)。56（6-14）解碼矩陣為：6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸要想在6MHz帶寬內(nèi)傳送一個(gè)亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)，不進(jìn)行頻帶壓縮是不可能的。解決辦法：大面積著色原理+頻譜交錯(cuò)原理57大面積著色原理（高頻混合原理）利用人眼對(duì)彩色的分辨力比黑白細(xì)節(jié)低很多的視覺(jué)特性，只傳送景物中大面積的彩色部分，彩色細(xì)節(jié)用黑白圖像（亮度）代替，這一處理彩色的方式稱(chēng)為大面積著色原理。我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定亮度信號(hào)帶寬為6MHz，色差信號(hào)帶寬為1.3MHz。這樣，在接收端顯示的圖像是粗線條的彩色圖像再附加黑白細(xì)節(jié)，正好符合人眼視覺(jué)特性。6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸高頻混合原理的公式表示：（6-15）58

ER，EB，EGY，ER-Y，EB-YY，U，V(PAL制式)U=0.493(EB-Y)V=0.877(ER-Y)Y，I，Q（NTSC制式）把U，V分量旋轉(zhuǎn)33度6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸三基色信號(hào)59頻譜交錯(cuò)原理6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸信號(hào)能量集中在行頻fH及其諧波nfH附近一段很小的范圍內(nèi)，在（n－1/2）fH附近沒(méi)有亮度信號(hào)能量，剩下較大的空襲。于是，可以將色度信號(hào)的頻譜插在亮度信號(hào)頻譜的空隙中間進(jìn)行傳送，實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)通道內(nèi)同時(shí)傳送亮度信號(hào)和色度信號(hào)的目的。這種處理亮度信號(hào)和色度信號(hào)的方法稱(chēng)為頻譜交錯(cuò)原理或頻譜間置原理。亮度信號(hào)6MHz

對(duì)于慢變化的圖像，空隙率達(dá)到93.6％，變化較快的圖像，頻譜空隙率仍達(dá)46％。并且隨著諧波次數(shù)增高，譜線群的能量衰減較快。60亮度信號(hào)頻譜色差信號(hào)頻譜調(diào)制到副載頻fsc上的色差信號(hào)頻譜，與亮度信號(hào)頻譜錯(cuò)開(kāi)半個(gè)行頻亮度信號(hào)和調(diào)制色差信號(hào)相加后的頻譜，即彩色電視信號(hào)的頻譜6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸61副載頻fsc的選擇原則：①fsc必須是半行頻的奇數(shù)倍：fsc＝（2n－1）fH/2；②使色度信號(hào)與亮度信號(hào)間的串?dāng)_最?。虎鄹陛d頻應(yīng)與半行頻之間有簡(jiǎn)單的倍數(shù)關(guān)系，以便電路上容易實(shí)現(xiàn)。例：取n＝284，則fsc＝567×fH/2=7×9×9×fH/2≈4.43MHz6.3電視信號(hào)的發(fā)射與傳輸電視信號(hào)發(fā)射機(jī)中，用以傳送整個(gè)彩色電視信號(hào)的射頻載頻稱(chēng)為主載頻，用來(lái)形成能夠與亮度信號(hào)頻譜間置的色度信號(hào)所用的載頻fsc叫做副載頻。副載頻只有1個(gè)，而調(diào)制的色差信號(hào)有2個(gè)，所以需要對(duì)同一載波的2個(gè)不同相位進(jìn)行兩相調(diào)制。副載頻626.4彩色電視的制式世界各地都采用兼容制（黑白與彩色電視機(jī)可以互相收看對(duì)方電視臺(tái)的節(jié)目）彩色電視制式，根據(jù)將色差信號(hào)頻譜譜線插入亮度信號(hào)頻譜空隙中所采用的方法的不同，可以分為：NTSC(NationalTelevisionSystemCommittee)制式NTSC制式（最早）于1954年首先在美國(guó)正式使用，還有日本、加拿大等許多國(guó)家采用。采用兩個(gè)色差信號(hào)對(duì)相互正交的同頻副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅，相角33度和123度，與亮度信號(hào)相加一起傳送。為了實(shí)現(xiàn)兼容，必須將兩個(gè)色差信號(hào)調(diào)制在精確選定的副載頻上，所以，色差信號(hào)的調(diào)制方式應(yīng)滿(mǎn)足：①色度已調(diào)波對(duì)亮度信號(hào)的干擾最??；②已調(diào)波的彩色信噪比高；③兩個(gè)色差信號(hào)互不干擾，在接收機(jī)中容易分開(kāi)。63根據(jù)以上要求，NTSC制式選擇正交平衡調(diào)幅調(diào)制方式。設(shè)調(diào)制信號(hào)為um=UmcosΩt，載波信號(hào)為us=Uscosωt，則普通調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（6-16）可見(jiàn)，普通調(diào)幅波的頻譜有三個(gè)分量。普通調(diào)幅6.4彩色電視的制式64可見(jiàn)平衡調(diào)幅波的頻譜有兩個(gè)分量，去掉一般調(diào)幅波中的載波分量，不僅使傳輸功率大為減少，而且在傳輸黑白圖像或細(xì)節(jié)圖像時(shí)，色差信號(hào)為零，調(diào)幅既無(wú)邊頻，又無(wú)副載波信號(hào)，整個(gè)色度信號(hào)為零，可以完全消除對(duì)亮度信號(hào)的干擾。（6-17）平衡調(diào)幅是一種特殊的調(diào)幅方式，特點(diǎn)是在發(fā)送時(shí)沒(méi)有副載波，需要在接收機(jī)設(shè)置副載波再生電路。所謂平衡調(diào)幅就是抑制載波的調(diào)幅，簡(jiǎn)稱(chēng)抑載調(diào)幅。其表達(dá)式為：平衡調(diào)幅6.4彩色電視的制式65該調(diào)制方式的特點(diǎn)是將兩個(gè)色差信號(hào)分別對(duì)頻率相同而相位相差900的兩個(gè)副載波進(jìn)行正交平衡調(diào)幅，然后與亮度信號(hào)相加，一起傳送。所謂“正交”是指相互垂直的意思。兩個(gè)頻率相同，相位相差900的正弦波信號(hào)，是相互垂直的。將兩個(gè)調(diào)制信號(hào)分別對(duì)頻率相同，相位相差900的兩個(gè)正交載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅，叫做正交調(diào)幅。如果兩個(gè)調(diào)幅信號(hào)分別對(duì)兩個(gè)正交載波信號(hào)進(jìn)行平衡調(diào)幅，就叫做正交平衡調(diào)幅?？梢员硎緸椋赫黄胶庹{(diào)幅（6-18）6.4彩色電視的制式66NTSC制式的優(yōu)點(diǎn)：①兼容性好。②圖像質(zhì)量好。③電路簡(jiǎn)單，信號(hào)處理容易。NTSC制式的缺點(diǎn)是：①對(duì)相位失真十分敏感，須控制在±100以?xún)?nèi)；②容易產(chǎn)生明顯的色調(diào)失真；③對(duì)發(fā)射端與中間傳送設(shè)備的性能指標(biāo)要求高。6.4彩色電視的制式67

PAL(PhaseAlternationLine)制式PAL制式：1967年西德和英國(guó)首先采用PAL制式，也是采用色差信號(hào)對(duì)相互正交的兩個(gè)同頻副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅，相角0度和90度。該制式在原來(lái)正交平衡調(diào)幅和同步檢波的基礎(chǔ)上，將已調(diào)幅的紅色差信號(hào)進(jìn)行逐行倒相，克服了NTSC制式的相位敏感性。一般指625線，每秒25幀，隔行掃描。彩色信噪比提高了3dB。根據(jù)不同的參數(shù)細(xì)節(jié)，又可以進(jìn)一步分為G、I、D等制式，我國(guó)采用PAL/D制式。

該制式彩色清晰度略低于NTSC制式，信號(hào)處理較繁，接收機(jī)電路較復(fù)雜，是用得最多的一種制式。6.4彩色電視的制式68

SECAM(Sequential

Couleura

Memoire)制式1966年由法國(guó)正式使用，以后前蘇聯(lián)、東歐等國(guó)家相繼采用，也叫順序傳送彩色與存儲(chǔ)制式，也是為了克服NTSC制式的色調(diào)失真而設(shè)計(jì)的。SECAM制式對(duì)兩個(gè)色差信號(hào)不是同時(shí)傳送，而是輪流交替?zhèn)魉?。另外，兩個(gè)色差信號(hào)不是對(duì)副載波進(jìn)行調(diào)幅，而是對(duì)兩個(gè)頻率不同的副載波進(jìn)行調(diào)頻，然后將兩個(gè)調(diào)頻波輪換插入亮度信號(hào)頻譜的高端。SECAM制式的優(yōu)點(diǎn)是傳輸失真小，圖像錄放性能好。缺點(diǎn)是彩色圖像垂直清晰度下降一半。副載波調(diào)頻信號(hào)頻譜比較復(fù)雜，無(wú)法避免色度信號(hào)與亮度信號(hào)的相互干擾；調(diào)頻副載波周期不是常數(shù)，需要采取特殊措施使相鄰兩場(chǎng)的副載波干擾光電互相抵消；即使沒(méi)有色度信號(hào)，副載波依然存在，所以，副載波對(duì)亮度信號(hào)的干擾始終存在。6.4彩色電視的制式69現(xiàn)行彩色電視制式的缺陷：①圖像清晰度低，細(xì)節(jié)分辨力差；畫(huà)面存在各種串?dāng)_，如亮－色串?dāng)_，色－色串?dāng)_；原因是復(fù)合信號(hào)傳輸，亮度、色度共用頻帶傳輸，沒(méi)有完善的亮、色分離措施。②存在并行、行蠕動(dòng)，行間閃爍，大面積閃爍現(xiàn)象；存在微分相位和微分增益失真，色彩欠柔和；原因是隔行掃描，采用窄帶傳送色度信號(hào)。6.4彩色電視的制式③顯示面積不夠大，缺少臨場(chǎng)感和逼真感；原因是選用的行、場(chǎng)頻低。大屏幕電視機(jī)中掃描行結(jié)構(gòu)粗糙，閃爍感明顯。④模擬制式不利于信息傳輸、存儲(chǔ)、處理和節(jié)目交流。70廣播電視系統(tǒng)的終端設(shè)備是廣播電視接收機(jī)（電視機(jī)）。在電視機(jī)里，接收到高頻電視信號(hào)后，經(jīng)過(guò)一系列與發(fā)送端對(duì)應(yīng)的相反變換和處理，恢復(fù)出原來(lái)的圖像信號(hào)和伴音信號(hào)，分別加到電視機(jī)中的顯像管和揚(yáng)聲器上，從而再現(xiàn)發(fā)送端的圖像和聲音。6.5電視信號(hào)的接收與顯示6.5.1黑白電視機(jī)原理黑白電視機(jī)分為雙通道與單通道兩種。單通道：圖像和伴音的中頻通道是共用的，解調(diào)之后才將圖像和伴音信號(hào)分開(kāi)處理，電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，使用廣泛。雙通道：在混頻器之后，把中頻圖像信號(hào)和伴音信號(hào)分別送圖像通道和伴音通道進(jìn)行處理，電路較為復(fù)雜。71黑白電視接收機(jī)的原理方框圖同步掃描部分公共通道部分電源6.5電視信號(hào)的接收與顯示72公共通道①天線收到的欲接收頻道的射頻信號(hào)及相鄰頻道的干擾信號(hào)，由阻抗變換器使其與高頻頭中輸入電路所需的輸入阻抗匹配；②經(jīng)高頻放大器放大信號(hào)，由本地振蕩器和混頻器組成的變頻器將射頻信號(hào)變換為中頻信號(hào)；③中頻放大器對(duì)圖像信號(hào)放大60dB左右，并抑制某些特定頻率干擾。④視頻檢波器利用二極管的非線性對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行峰值包絡(luò)檢波，變換出圖像伴音信號(hào)，然后由視頻前置級(jí)分離出圖像信號(hào)和伴音信號(hào)。6.5電視信號(hào)的接收與顯示圖像通道圖像信號(hào)經(jīng)視頻放大器放大，恢復(fù)直流后，輸送到顯像管，控制電子束的強(qiáng)弱，重現(xiàn)圖像。73伴音通道伴音信號(hào)經(jīng)過(guò)伴音中放放大，限幅后，由鑒頻器解調(diào)出原始聲音信號(hào)，經(jīng)放大后在揚(yáng)聲器中恢復(fù)原伴音。6.5電視信號(hào)的接收與顯示穩(wěn)定電路消噪聲（ANC）電路用于消除可能出現(xiàn)的大脈沖干擾；自動(dòng)增益控制AGC（電路）控制中放和高放電路增益，使輸出的視頻信號(hào)穩(wěn)定在一定的幅度范圍內(nèi)，避免失真和過(guò)載。掃描電路產(chǎn)生與同步信號(hào)同步的水平、垂直鋸齒電流，控制偏轉(zhuǎn)線圈進(jìn)行掃描。主要包括同步分離電路和行、場(chǎng)掃描電路，還有中、高壓電源部分。746.5電視信號(hào)的接收與顯示6.5.2彩色電視機(jī)原理彩色電視接收機(jī)原理框圖756.5電視信號(hào)的接收與顯示在彩色電視接收機(jī)中，由公共通道送來(lái)的全電視信號(hào)，在解碼器作用下分離出亮度信號(hào)、三路基色信號(hào)及同步信號(hào)。解碼器由亮度通道、色度通道、輔助通道和解碼矩陣四部分組成。亮度通道：與黑白電視機(jī)的圖像通道相同。色度通道：由色度放大電路、延遲解調(diào)器，同步檢波器組成，其任務(wù)是從全電視信號(hào)中分離出色度信號(hào)并經(jīng)同步解調(diào)得到U，V色差信號(hào)。解碼矩陣：包括色差放大和解碼矩陣電路，其作用是把YUV信號(hào)通過(guò)線性變換形成三基色信號(hào)ER，EG，EB。輔助通道：又稱(chēng)色同步電路，其任務(wù)是為同步檢波器提供規(guī)定相位的副載波，使其頻率和相位盡可能與發(fā)射端一致。76彩條信號(hào)重現(xiàn)示意圖6.5電視信號(hào)的接收與顯示776.5.3電視信號(hào)的顯示圖像顯示器件（按原理分）：陰極射線管（CRT）、等離子體顯示板（PDP）、電致發(fā)光顯示（ELD）、發(fā)光二極管（LED）、有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）、真空熒光管（VFD）、場(chǎng)發(fā)射顯示（FED）、液晶顯示（LCD）。6.5電視信號(hào)的接收與顯示CRT顯示器CRT顯示器在二十世紀(jì)統(tǒng)治地位，其核心器件是黑白顯像管或彩色顯像管。78黑白顯像管

6.5電視信號(hào)的接收與顯示黑白顯像管把電信號(hào)還原成光圖像，顯像管的熒光屏上覆蓋熒光材料，受到一定能量的電子沖擊時(shí)，熒光材料會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光，發(fā)光強(qiáng)度取決于電子的數(shù)量和速度。只要用代表圖像的電信號(hào)去控制電子束的強(qiáng)弱，再按攝像時(shí)的規(guī)律掃描熒光屏，便能完成由電到光的轉(zhuǎn)換，重現(xiàn)電視圖像。黑白顯像管的結(jié)構(gòu)電子槍電真空

電子槍的任務(wù)是產(chǎn)生電流密度很高，截面很小的電子束，電子束的強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)并能在磁場(chǎng)的作用下掃描整個(gè)屏幕。79電子槍陰極K柵極M燈絲通電加熱氧化物，發(fā)射電子調(diào)制極，加幾十伏負(fù)電壓，改變電子束的強(qiáng)弱，控制顯像管亮度第一陽(yáng)極A1加速極，加幾百伏的正電壓，使電子向熒光屏做加速運(yùn)動(dòng)第二陽(yáng)極A2高壓極，使電子高速轟擊熒光屏第三陽(yáng)極A3聚焦極，調(diào)整電極電壓，改變熒光屏上光點(diǎn)大小，使圖像最清晰6.5電視信號(hào)的接收與顯示80熒光屏的結(jié)構(gòu)與功能面玻璃：平面最佳，適于眼睛觀察。熒光粉：晶態(tài)磷光體微細(xì)顆粒沉積而成，厚度選擇與顆粒直徑相近，約為5～8微米。典型材料：ZnS:Ag或ZnS：CdS:Ag，黑白顯像。鋁膜：通過(guò)電子束，反射散射光線，增大熒光粉發(fā)光效率和熒光屏的亮度。熒光屏的發(fā)光顏色取決于熒光粉的種類(lèi)，亮度取決于熒光粉的發(fā)光效率、電子束流密度和陽(yáng)極電壓，一般采用加大陽(yáng)極電壓的方法提高亮度。6.5電視信號(hào)的接收與顯示81彩色顯像管彩色顯像管于20世紀(jì)50年代問(wèn)世，發(fā)展迅速，品種繁多。6.5電視信號(hào)的接收與顯示生理混色法：當(dāng)兩只眼睛同時(shí)分別觀看不同的顏色，也會(huì)產(chǎn)生混色效應(yīng)。彩色圖像的重現(xiàn)一般是利用空間混色法。時(shí)間混色法：將三種基色光按一定的時(shí)間順序輪流投射到同一表面上，只要輪換速度足夠快，由于人眼的視覺(jué)惰性，分辨不出三種基色，只能看到混合彩色的效果。（順序制彩電）空間混色法：將三種基色光分別投射到同一表面的相鄰三個(gè)點(diǎn)上，只要距離足夠近，由于人眼的分辨率有限，不能分辨出這三種基色，而只能感覺(jué)到它們的混合色。（同時(shí)制彩電）826.5電視信號(hào)的接收與顯示蔭罩管工作示意圖三基色電壓三電子束三色熒光粉A）蔭罩管式彩色顯像管

三槍三束管，熒光屏內(nèi)壁有蔭罩極。蔭罩起選色機(jī)構(gòu)的作用，蔭罩孔和三色熒光點(diǎn)對(duì)應(yīng)，熒光屏上每一組三色點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)彩色像素。電子束截面大于蔭罩孔，一束電子同時(shí)激發(fā)好多像素，使圖像模糊，為了消除孔闌效應(yīng)，提高清晰度，三組電子束要足夠細(xì)。蔭罩是打有幾十萬(wàn)個(gè)小圓孔的金屬薄板，厚度0.15mm，孔徑0.25mm，電子可以通過(guò)這些小孔打到熒光屏上。83B）自會(huì)聚彩色顯像管一種單槍三電子束管，三個(gè)電子束一字排列，柵極、加速極、聚焦極、高壓極也開(kāi)對(duì)應(yīng)的小孔，熒光屏的三色熒光粉及蔭罩孔也排成小條狀。電子束的自會(huì)聚是利用非均勻偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)進(jìn)行校正，包括桶形場(chǎng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和枕形行偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。6.5電視信號(hào)的接收與顯示自會(huì)聚管工作示意圖84自會(huì)聚管對(duì)電子束的校正桶形磁場(chǎng)的垂直分量使電子束水平偏移，藍(lán)電子束向左，紅電子束向右，向綠電子束靠攏。枕形磁場(chǎng)兩旁磁場(chǎng)比中間強(qiáng)，紅電子束偏轉(zhuǎn)小，藍(lán)電子束偏轉(zhuǎn)大，紅、藍(lán)電子束重合，綠電子束偏轉(zhuǎn)量稍小，與紅、藍(lán)電子束不重合。6.5電視信號(hào)的接收與顯示85CRT的優(yōu)點(diǎn)：①性能價(jià)格比高；②調(diào)整分辨力容易（VGA-VXGA-HDTV）；③形狀和大小變化很大；④尋址簡(jiǎn)單（7根導(dǎo)線）；⑤高亮度和高對(duì)比度，發(fā)光效率高、色彩豐富（1024，全色）；⑥壽命長(zhǎng)（10萬(wàn)小時(shí)），響應(yīng)速度高、大規(guī)模生產(chǎn)基礎(chǔ)，銷(xiāo)售量大。6.5電視信號(hào)的接收與顯示CRT的缺點(diǎn)：①體積大、重量大；②屏面內(nèi)有光散射，圖像有閃爍、抖動(dòng)、畸變；③最大直觀顯示尺寸為114cm，無(wú)數(shù)字尋址；④電壓很高（2萬(wàn)伏左右），耗電；⑤圖像存儲(chǔ)有問(wèn)題，蔭罩彩管內(nèi)分辨力受限制。86液晶顯示器（LCD）6.5電視信號(hào)的接收與顯示

利用液晶的電光效應(yīng)，通過(guò)施加電壓改變液晶的光學(xué)特性，造成對(duì)入射光的調(diào)制，使液晶的投射光或反射光受到所加信號(hào)電壓的控制，達(dá)到顯示的目的。

液晶的電光效應(yīng)是指液晶的分子結(jié)構(gòu)在外加刺激（電場(chǎng)、磁場(chǎng)和熱能）下，改變排列方向或者運(yùn)動(dòng)發(fā)生紊亂，從而改變光學(xué)性質(zhì)。目前，主要是通過(guò)施加電場(chǎng)的方式使液晶產(chǎn)生電光效應(yīng)，達(dá)到成像目的。87液晶是介于完全規(guī)則狀態(tài)（固體）與不規(guī)則狀態(tài)（液體）之間的中間態(tài)物質(zhì)。它可以流動(dòng)，但是在不同方向上光學(xué)性質(zhì)不同。有熱致液晶和溶致液晶。根據(jù)分子排列形式，液晶可分三種：（1）向列型；（2）膽甾型；（3）近晶型。向列型棒狀，粘度小，流動(dòng)性強(qiáng)，用作顯示的主要類(lèi)型膽甾型層狀螺旋結(jié)構(gòu)，添加劑；近晶型排列規(guī)則，呈二維流動(dòng)性，粘度比向列型大。6.5電視信號(hào)的接收與顯示88動(dòng)態(tài)散射效應(yīng)：當(dāng)施加在液晶盒上的電壓超過(guò)某一值時(shí)，液晶分子產(chǎn)生紊亂運(yùn)動(dòng)，盒內(nèi)的折射率隨時(shí)間而變化，從而使外界的入射光散射。電控雙折射效應(yīng)：施加電場(chǎng)，液晶分子改變排列方向，發(fā)生雙折射效應(yīng)。相變效應(yīng)：施加電場(chǎng)超過(guò)閾值時(shí)，水平排列變?yōu)榇怪迸帕?。賓主效應(yīng)：液晶分子中融合二色性染料，可作彩色顯示。6.5電視信號(hào)的接收與顯示扭曲向列型效應(yīng)：通過(guò)外加電場(chǎng)改變液晶分子的排列方向，是應(yīng)用最廣泛的液晶顯示機(jī)理。液晶的電光效應(yīng)896.5電視信號(hào)的接收與顯示無(wú)電場(chǎng)時(shí)，檢偏器的偏振方向與起偏器平行，但向列型液晶分子連續(xù)扭轉(zhuǎn)900，出射光被遮斷；施加電壓高于閾值電壓，液晶分子軸與電場(chǎng)平行，當(dāng)兩側(cè)偏振片方向平行時(shí)，出射光透過(guò)檢偏器。90液晶顯示器的特點(diǎn)：①被動(dòng)型顯示：液晶顯示器件本身不發(fā)光，靠調(diào)制外界光顯示。6.5電視信號(hào)的接收與顯示②低壓微功耗：3V左右，驅(qū)動(dòng)功率小。⑦交流驅(qū)動(dòng)：直流驅(qū)動(dòng)會(huì)縮短液晶壽命。③平板型結(jié)構(gòu)：使用方便，適合批量生產(chǎn)。④顯示信息量大：沒(méi)有蔭罩限制，像素小。⑤沒(méi)有電磁輻射：適合長(zhǎng)期工作。⑥響應(yīng)速度慢：30～200ms。91

液晶成像器件結(jié)構(gòu)使用反復(fù)精制的高純度液晶封入（采用表面張力或壓力差法封入，壓力差法效果更好一些）玻璃板之間，可以延長(zhǎng)液晶壽命，減小特性偏差。1）液晶顯示板6.5電視信號(hào)的接收與顯示透明電極：氧化錫、氧化銦噴鍍、蒸發(fā)、濺射在玻璃上；密封劑：防止水分進(jìn)入；間隔墊聚酯薄膜使液晶保持一定的厚度。922）驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單矩陣驅(qū)動(dòng)方式：“立體電路效應(yīng)”使相鄰像素信號(hào)產(chǎn)生干擾，而“交叉效應(yīng)”降低了圖像對(duì)比度有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式：有源矩陣驅(qū)動(dòng)通過(guò)在掃描電極和信號(hào)電極交叉處安裝薄膜晶體管開(kāi)關(guān)或非線性元件，可以改善圖像對(duì)比度和清晰度。6.5電視信號(hào)的接收與顯示信號(hào)電極掃描電極半選擇點(diǎn)選擇點(diǎn)薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)（ThinFilmTransistor,TFT）掃描電極信號(hào)電極開(kāi)關(guān)晶體管液晶像素電容液晶像素電阻TFT驅(qū)動(dòng)為每一個(gè)液晶像素配置一個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管，晶體管接近理想開(kāi)關(guān)，各個(gè)像素之間尋址完全獨(dú)立，從而消除了液晶像素之間的交叉串?dāng)_。936.6數(shù)字電視系統(tǒng)6.6.1

數(shù)字電視（DigitalTelevision）數(shù)字電視（DTV）是從模擬電視發(fā)展過(guò)來(lái)的，但是內(nèi)涵遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電視本身。數(shù)字電視是指一個(gè)從節(jié)目攝制、制作、編輯、存儲(chǔ)、發(fā)射、傳輸，到接收、處理、顯示等全過(guò)程完全數(shù)字化的電視系統(tǒng)。數(shù)字電視最大的特點(diǎn)是電視信號(hào)以數(shù)字形式進(jìn)行廣播，其制式與模擬電視廣播有本質(zhì)不同。其意義在于數(shù)字電視廣播系統(tǒng)成為一個(gè)數(shù)字傳輸平臺(tái)，不僅改善節(jié)目制作和傳輸質(zhì)量，提高信道利用率，而且還可以提供其他增值服務(wù)。比如數(shù)據(jù)廣播、電視購(gòu)物、電子商務(wù)、軟件下載、視頻點(diǎn)播等，為“三網(wǎng)融合”提供技術(shù)上的可能性。94信道視頻視頻編碼節(jié)目復(fù)用1N傳送復(fù)用信道編碼調(diào)制器調(diào)諧器解調(diào)器信道解碼解復(fù)用數(shù)據(jù)音頻音頻編碼數(shù)據(jù)音頻解碼視頻解碼顯示器揚(yáng)聲器數(shù)字電視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖6.6數(shù)字電視系統(tǒng)通常情況下，編碼碼流是不能或不適合直接通過(guò)傳輸信道進(jìn)行傳輸?shù)?，必須?jīng)過(guò)某種處理，使之變成適合在規(guī)定信道中傳輸?shù)男问?。通信原理上叫做信道編碼與調(diào)制。為了克服傳輸過(guò)程中的誤碼，針對(duì)不同傳輸媒質(zhì)，必須設(shè)計(jì)不同的信道編碼方案和調(diào)制方案。95①數(shù)字傳輸不會(huì)產(chǎn)生噪聲累積，抗干擾能力強(qiáng)，收視質(zhì)量高；數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)：②彩色逼真，無(wú)串色，不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)非線性和相位失真累積；③實(shí)現(xiàn)不同分辨率等級(jí)的接收，適合大屏幕及各種顯示器；6.6數(shù)字電視系統(tǒng)④可移動(dòng)接收，無(wú)重影；⑤可實(shí)現(xiàn)數(shù)字環(huán)繞立體聲，同時(shí)還有多語(yǔ)種功能；⑥增加節(jié)目頻道，減少傳輸成本；⑦易于加密/解密和加擾/解擾處理，便于收費(fèi)業(yè)務(wù)；⑧大大改善節(jié)目保存和復(fù)制質(zhì)量；⑨特技提高觀賞性和娛樂(lè)性；⑩從被動(dòng)收看到交互收看；多種信息服務(wù)。966.6.2高清晰電視（HighDefinitionTelevision）高清晰度電視是一種電視業(yè)務(wù)，國(guó)際無(wú)線電咨詢(xún)委員會(huì)（ITU-R）給高清晰度電視的定義是：

“高清晰度電視是一個(gè)透明的系統(tǒng)，一個(gè)視力正常的觀眾在觀看距離為顯示屏高度的3倍處所看到的圖像的清晰程度，與觀看原始景物或表演的感覺(jué)相同”。即圖像質(zhì)量的效果可以達(dá)到或接近35mm寬銀幕電影的水平。6.6數(shù)字電視系統(tǒng)高清晰度電視的特點(diǎn)：①圖像清晰度在水平和垂直方向均是常規(guī)電視的2倍以上；②擴(kuò)大了彩色重顯范圍，使彩色更加逼真，還原效果好；③具有大屏幕顯示器，畫(huà)面幅型比從常規(guī)的4：3變?yōu)?6：9，符合人眼的視覺(jué)特性；976.6數(shù)字電視系統(tǒng)④配有高保真、多聲道環(huán)繞立體聲。高清晰度電視有模擬和數(shù)字兩種，但現(xiàn)在HDTV一般指數(shù)字高清晰度電視。從清晰度