G第第1章章 广播广播电视的的基本知基本知识1.1 图像光电转换的根本过程图像光电转换的根本过程1.2 电视扫描原理电视扫描原理1.3 重现电视图像的根本参量重现电视图像的根本参量1.4 全电视信号全电视信号1.5 电视信号的发送电视信号的发送第第1章章 广播电视的基本知识广播电视的基本知识 2 22021/2/212021/2/211.1 图像光电转换的基本过程图像光电转换的基本过程32021/2/211.1.1 像素及其传送 像素是图像的最小单元，一幅图像含40多万个42021/2/211.1.2 光电转换原理 1.图像的摄取52021/2/21 可得如下结论：像素亮，光电靶阻值小，电流i大，图像信号电压小；反之那么相反。光电转换综上所述6 62021/2/212021/2/21显像管将图像电信号转换为图像光信号电光转换。 荧光效应：是指某些化合物在受到高速电子轰击时外表可以发光，并且轰击的电子数量越多、速度越高，那么发光越强。 2.图像的重现图像的重现72021/2/21电视图像显示技术电视图像显示技术CRT显示显示液晶显示液晶显示LCD等离子显示等离子显示PDP82021/2/211.2.1 行扫描和场扫描在显像管的管颈上，装有两种偏转线圈，一种叫行偏转线圈,另一种叫场偏转线圈。1.2 电视扫描原理92021/2/21行扫描示意图行扫描示意图102021/2/21112021/2/21122021/2/21 1.2.2 逐行扫描所谓逐行扫描，就是电子束自上而下逐行依次进行扫描的方式。132021/2/21 只要每帧图像的扫描行数在500行以上，就能保证足够的明晰度。假设以24幅每秒的速度播放，由于人眼的视觉惰性，就会感到银幕上的图像是连续活动的。在电视技术中也采用每秒钟传送25帧图像就可以到达传送活动图像的目的，即帧频fZ=25Hz。 假如每秒传送25帧图像，存在着闪烁的感觉因为临界闪烁频率约为；假如每秒传送50帧，可以抑制闪烁感，却又会使电视信号所占用的频带太宽详细原因参见节，其结果导致电视设备复杂，并使有限的电视波段范围内可包容的电视台数量减少。因此一般不采用这种逐行扫描方式,而采用隔行扫描.14142021/2/212021/2/21隔行扫描就是把一帧图像分成两场来扫描。第一场扫描1，3，5，等奇数行，形成奇数场图像，然后进展第二场扫描时，才插进2，4，6，等偶数行，形成偶数场图像。奇数场和偶数场快速地均匀相嵌在一起，利用人眼的视觉暂留特性，人们看到的仍是一幅完好的图像。 隔行扫描的行构造要比逐行扫描的复杂一些。下面以每帧9行扫描线Z=9为例来说明隔行扫描光栅的形成过程。为简化起见，行、场逆程扫描时间均忽略不计，如图1-6所示。 1.2.3隔行扫描隔行扫描15152021/2/212021/2/21 1.2.3隔行扫描隔行扫描162021/2/21隔行扫描示意图隔行扫描示意图172021/2/21 行周期：TH=64s； 行频：fH=15625Hz； 行正程：TSH=52s； 行逆程：TRH=12s； 场周期：TV=20ms； 场频：fV=50Hz； 场正程：TSV=18.4ms； 场逆程：TRV=1.6ms； 帧周期：TZ=40ms； 每帧行数：Z=625行其中：正程575行，逆程50行；帧频：fZ=25Hz； 每场行数：行其中：正程行，逆程25行。 1.2.4我国广播电视扫描参数我国广播电视扫描参数18182021/2/212021/2/21 1.3.1 亮度、比照度和灰度 1.亮度： 是人眼对光的明暗程度的感觉，它由光的辐射功率及人眼视敏度特性决定。 2.比照度： 是景物的最大亮度与最小亮度之比。 3.灰度： 图像从黑色到白色之间的过渡色统称灰色。灰度就是将这一灰色划分成能加以区别的层次数。 1.3 重现电视图像的基本参量19192021/2/212021/2/211.一帧图像的像素视频信号的频带宽度与一帧图像的像素个数和每秒扫描的帧数有关。我国的电视扫描行数为625行，其中正程575行，逆程50行。因此，一帧图像的有效扫描行数为575行，即垂直方向由575行像素组成。一般电视机屏幕的宽高比为43，因此一帧图像的总像素个数约为1-2) 1.3.2 视频信号的频带宽度202021/2/21 2. 图像信号的频带宽度 图像信号包括直流成分和交流成分。假如播送一幅左右相邻像素均为黑白交替的脉冲信号画面，显然这是一幅变化最快的图像，每两个像素为一个脉冲信号变化周期，而我国电视规定一秒种传送25帧画面，因此该图像的最高频率为 212021/2/21 1.图像的尺寸 2.图像的几何相似性 1非线性失真： 设系统传送的是标准方格信号，那么扫描锯齿波电流及对应的几何图像如下图。 1.3.3 图像的尺寸与几何形状图像的尺寸与几何形状222021/2/212几何失真 图中给出了枕形、桶形和平行四边形等几何失真的情况。232021/2/21 1.4.1 图像信号图像信号 图像信号由发送端的摄像管产生，通过摄像管内的靶电极，把明暗不同的景象转换为相应的电信号，然后经信号通道传送处理，从而形成图像信号，图中为两行图像信号的波形。 1.4 全电视信号全电视信号242021/2/211.4.2 复合消隐信号复合消隐信号复合消隐信号包括行消隐和场消隐两种信号，如图中所示。 252021/2/211.4.3 复合同步信号复合同步信号1.同步的重要性 电视图像的发送与接收是靠电子扫描对图像的分解与合成实现的。图中列出了图像收送不同步的几种情况。 262021/2/21272021/2/21图1-15 场扫描不同步282021/2/21 电视信号发送端为了使接收端的行扫描规律与其同步，特在行扫描正程完毕后，向接收机发出一个脉冲信号，表示这一行已经完毕。接收机收到这一脉冲信号后应该立即响应并与之同步。这个脉冲信号被称为行同步信号。 由于行同步信号是为了正确重现图像的辅助信号，它不应在屏幕上显示，所以将它安排在行消隐期间发送，并且为了便于行同步信号的别离，特使它的电平高于消隐电平25%，即位于75%100%之间，其宽度为，行同步脉冲前沿滞后行消隐脉冲前沿约为，行同步信号的周期为64s，如图1-16所示。 2. 行、场同步信号行、场同步信号29292021/2/212021/2/21图1-16行、场同步信号302021/2/21由于场同步脉冲持续个行周期，假如不采取措施就会丧失23个行同步脉冲，使行扫描失去同步，直到场同步脉冲过后，再经过几个行周期，行扫描才会逐渐同步，从而造成图像上边起始部分出现扭曲现象。为了防止上述情况发生，电视发送端特在场同步脉冲期间开几个小槽来延续行同步脉冲的传递，这就是槽脉冲。通常,奇、偶场的开场位置是以场同步脉冲的前沿上升沿为基准的。由图1-17可知，奇数场和偶数场的复合同步脉冲的形状是不同的，奇数场和偶数场的最后一个行同步脉冲与下一场场同步脉冲的间隔相差半行TH/2。 3.槽脉冲与前后均衡脉冲31312021/2/212021/2/21图1-17 复合同步信号及其分离322021/2/21 全电视信号中的复合同步信号在接收电路中要经积分电路将场同步信号别离出来，以保证行、场同步脉冲分别控制行、场扫描电路与发送端同步工作。由于两场复合同步信号形状不同，经积分电路后场同步脉冲输出的波形就不重合，如图1-17所示。由于积分后的场同步脉冲到达一定电平要去同步控制场扫描电路的工作，因此上述积分输出的结果就会造成两场同步控制电平出现的时间有一偏向t。t的存在将影响场扫描的准确性。 隔行扫描要求两场的场扫描时间必须相等，才能保证偶数场的各扫描行准确地嵌套在奇数场各扫描行之间。假如两场扫描时间不相等，就不能保证准确的隔行扫描，时间偏向严重时将会产生并行现象，使垂直明晰度下降。33332021/2/212021/2/21 要解决上述问题，就必需要求积分后两场的场同步积分起始电平一样。为此，电视台在发送场同步信号时，在场同步信号的左右各加5个脉冲，其重复周期为TH/2，脉冲宽度为2.35s。场同步脉冲之前的5个脉冲叫前平衡脉冲，场同步脉冲之后的5个脉冲叫后平衡脉冲，如图1-18所示。由图可知，场同步信号参加前、后平衡脉冲后，保证了奇、偶两场场同步信号在开场位置时的波形一样。这样经积分电路后，两场的同步控制电平就会在一样的时刻出现，从而保证了场扫描电路准确地同步工作。34342021/2/212021/2/21图1-18 均衡后的场同步脉冲信号352021/2/21 黑白全电视信号的波形如图1-19所示。它由图像信号及六种辅助信号行同步、场同步、行消隐、场消隐、槽脉冲与平衡脉冲组成。 1.4.4 黑白全电视信号362021/2/21图1-19 黑白全电视信号372021/2/21 1脉冲性。2周期性。3单极性。全电视信号中各辅助脉冲参数如下：行消隐脉宽：12s；行同步脉宽：；场消隐脉宽：1612s；场同步脉宽：160s；槽脉冲脉宽：； 平衡脉冲宽：。 我国电视播送标准中有关全电视信号的辐射电平：同步电平：100%载波峰值；消隐电平：72.5%77.5%载波峰值；黑电平比消隐电平差：05%载波峰值；白电平：10%12.5%载波峰值。全电视信号有如下三个特点全电视信号有如下三个特点38382021/2/212021/2/21电视信号的高频调制 电视信号的发送传播一般都要采用高频信号，主要原因有二：一个是高频适于天线辐射，从而在空中产生无线电波；另一个是高频具有宽阔的频段，能包容许多互不干扰的频道，也能传播某些宽频带的消息信号。 1.5 电视信号的发送392021/2/211.5.2 1.5.2 图像图像信号的调幅信号的调幅根据调幅理论：根据调幅理论：具有单一频率具有单一频率f1f1的正弦的正弦信号对载频信号对载频fcfc进展调幅进展调幅时所得已调幅时所得已调幅波含有三个频波含有三个频率成分，它们率成分，它们是载频是载频fcfc、上、上边频边频fc+f1fc+f1和和下边频下边频fc-f1 fc-f1 ，如图，如图1-201-20d d所示。所示。 402021/2/21图1-21 图像信号的调幅波的频谱图1-22负极性调制 图像信号频率为06MHz，那么调幅波的频谱如下图。由图可知，图像信号调制的调幅波有两个边带，即上边带和下边带，每边带宽度为6MHz，其中靠近fc的频率反映图像的低频成分，远离fc的频率反映图像信号的高频成分。412021/2/21 我国电视标准规定图像信号采用负极性调制。负极性调制有以下优点： 1外来干扰脉冲对图像的干扰表现为黑点，这使人眼的感觉不怎么明显。 2由于负极性调制同步头电平最高，且采用黑电平固定措施，故易于实现自动增益控制，可以简化接收机的自动增益控制电路。 3随着图像亮度增大，发射机输出功率就减小。 422021/2/21a为负极性调幅；为负极性调幅； b为正极性调幅为正极性调幅负极性调幅优点：干扰脉冲对图像影响小，负极性调幅优点：干扰脉冲对图像影响小，AGC控制易控制易,节省发射功率。节省发射功率。432021/2/21 所谓调频，就是将欲传送的伴音信号作为调制信号去调制载波的频率，使载波的瞬时频率随伴音信号的幅度变化而变化。 调制信号为正半周时，已调频波的频偏f为正；调制信号为负半周时，频偏f为负。信号幅度越大，那么频偏f数值也越大。显然，为了进步播送质量，并获得显著的抗干扰效果，希望频偏f越大越好。在实际调频系统中，当频偏f=25kHz时，其伴音信号信噪比已大大优于调幅方式。1.5.3 伴音信号的调频44442021/2/212021/2/21452021/2/21 我国电视标准规定：最大频偏f =50kHz，伴音信号的最高频率fam=15kHz，那么已调频波的带宽BW=250+15=130kHz。 通常由RC电路构成预加重、去加重网络。我国电视标准规定，预加重和去加重网络时间常数均为：T=RC=50s462021/2/21 残留边带方式:即采用滤波器将下边带中含图像信号的6MHz部分滤去，只发送上边带以及下边带残留的含图像信号的00.75MHz部分，1.5.4全射频电视信号的频谱472021/2/21分为分为、 甚高频甚高频 VHF 112频道频道) 、 特高频特高频UHF 1368频道频道 波段频率范围为波段频率范围为92MHz，可接收，可接收15频道。频道。波段频率范围为波段频率范围为165MHz223MHz，可接收，可接收612频道。频道。波段频率范围为波段频率范围为470MHz566MHz，可接收，可接收1324频道。频道。波段频率范围为波段频率范围为606MHz958MHz，可接收，可接收2568频道。频道。图1-26 增补频道划分示意图1.5.5 电视频道的划分482021/2/21n n目前，我国有线电视播送的传输系统分为四种，以传输系统的上限频率划分：n n(1)300MHz传输系统，可传送节目数为28套，即标准频道VHF112和增补频道116。n n(2)450MHz传输系统，可传送节目数为47套，即标准频道112频道和增补频道1 35。n n(3)550MHz传输系统，可传送节目数为60套，即标准频道122频道和增补频道1 38。n n(4)870MHz传输系统，可传送节目数为95套，即包括标准频道157频道和1 38全部增补频道。49492021/2/212021/2/21习题一习题一 1.1 归纳说明摄像管、显像管是如何完成图像的分解和复合的？归纳说明摄像管、显像管是如何完成图像的分解和复合的？ 1.2 隔行扫描是如何进展扫描的？采用隔行扫描有什么优点？我国播送电视扫描参数有哪些？隔行扫描是如何进展扫描的？采用隔行扫描有什么优点？我国播送电视扫描参数有哪些？ 1.3 黑白全电视信号由哪些信号组成？各有什么作用？规定的参数值是多少？黑白全电视信号由哪些信号组成？各有什么作用？规定的参数值是多少？ 1.4 何谓电视系统图像分解力？垂直分解力与程度分解力分别取决于什么？何谓电视系统图像分解力？垂直分解力与程度分解力分别取决于什么？ 1.5 如要传送的图像如题图所示，假设屏幕分别显示如题图如要传送的图像如题图所示，假设屏幕分别显示如题图b和和c的图形，试的图形，试 分别分析说明出现了哪一种扫描电流的失真，并画出失真锯齿波电流的波形。分别分析说明出现了哪一种扫描电流的失真，并画出失真锯齿波电流的波形。 1.6 当当电电视视接接收收机机收收看看圆圆图图节节目目时时，出出现现四四对对黑黑白白相相间间的的干干扰扰条条纹纹,如如题题图图所所示示，试试估估算算干干扰扰 频率是多少？提示：忽略逆程。频率是多少？提示：忽略逆程。 1.7 电视信号的发射为什么要进展高频调制？电视信号的发射为什么要进展高频调制？ 1.8 我我国国第第25频频道道的的伴伴音音间间载载频频为为613.75MHz，试试求求其其图图像像载载频频为为多多少少？该该频频道道的的本本振振频频率率 为多少？中心频率为多少？频率范围为多少？并画出该频道的全射频电视信号频谱图。为多少？中心频率为多少？频率范围为多少？并画出该频道的全射频电视信号频谱图。 1.9 什么叫负极性图像信号？有何特点？什么叫负极性图像信号？有何特点？ 1.10 试试分分析析电电视视接接收收机机显显像像管管屏屏幕幕上上呈呈现现自自上上而而下下的的滚滚动动图图像像并并且且伴伴随随着着一一条条自自上上而而下下的的程程度度黑黑 带的原因。带的原因。 1.11 假假如如电电视视接接收收机机的的场场扫扫描描频频率率正正好好是是发发送送端端的的二二分分之之一一，那那么么显显像像管管屏屏幕幕上上出出现现的的图图像像是是什什 么样的？么样的？ 502021/2/21谢谢大家！ 结结 语语