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1、2008.8,彩色電視原理,東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,第二章電視圖像轉(zhuǎn)換原理與電視信號(hào),2.1電視傳像原理 2.1.1順序傳像原理 = (x,y,z,t) 平面黑白圖像: B= (x,y, t),把一幅圖像畫(huà)面分解成許多小的單元，即像素，然后進(jìn)行一定順序傳送。,B= ( t),信號(hào)處理與 傳輸通道,攝像端 光電轉(zhuǎn)換,顯像端 電光轉(zhuǎn)換,圖像電信號(hào),圖像電信號(hào),RL,重現(xiàn)圖像,景物,顯像管,鏡頭攝像管,2.1.2圖像的攝取與重現(xiàn),圖像的攝取與重現(xiàn)是根據(jù)光和電的轉(zhuǎn)換而實(shí)現(xiàn)。,光電導(dǎo)攝像管的結(jié)構(gòu) 、鏡頭：使景物成像在靶表面上。 、光電轉(zhuǎn)換部分：透明導(dǎo)電極、金屬靶環(huán)、光電導(dǎo)靶 、電子槍?zhuān)簾艚z、陰極、柵

2、極、加速極、聚焦極、網(wǎng)電極 、校正線圈：無(wú)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，使電子束落在靶中心。 偏轉(zhuǎn)線圈：使電子束按一定規(guī)律對(duì)靶面掃描。 、磁聚焦線圈：配合靜電聚焦線圈，使電子束聚焦良好。,圖像重現(xiàn)的過(guò)程 圖像的重現(xiàn)是依靠電視接收機(jī)的顯像管來(lái)完成的。顯像管的任務(wù)是將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為光圖像，完成電到光的轉(zhuǎn)換。,彩色攝像原理,彩色顯象原理,2.2 電子掃描2.2.1電子束的偏轉(zhuǎn),把一幅空間的光圖像轉(zhuǎn)換成隨時(shí)間變化的電信號(hào)或把隨時(shí)間變化的電信號(hào)再轉(zhuǎn)換成一幅空間的光圖像 則是通過(guò)電子掃描來(lái)完成的。 采用磁偏轉(zhuǎn)的方式來(lái)控制顯像管中電子束的掃描運(yùn)動(dòng)使電子束受到電磁力的作用而偏轉(zhuǎn)。,磁偏轉(zhuǎn)原理,偏轉(zhuǎn)線圈,1、行（水平）掃描,偏轉(zhuǎn)

3、線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)控制電子束的掃描運(yùn)動(dòng),2、場(chǎng)(垂直)掃描,行掃描=行正程+行逆程 幀掃描=幀正程+幀逆程 逆程系數(shù): 行逆程系數(shù)=THR/TH=18% 場(chǎng)逆程系數(shù)= TVR/TV=8% 每幀光柵互相重合的條件: TV=ZTH 或 Z=TV/TH=H/V,2.2.3隔行掃描,在每幀掃描行數(shù)（625行）不變的情況下把一幀圖像分兩場(chǎng)來(lái)轉(zhuǎn)送，這兩場(chǎng)分別稱為奇數(shù)場(chǎng)與偶數(shù)場(chǎng)。,隔行掃描的基本條件:為了實(shí)現(xiàn)隔行掃描時(shí)奇、偶兩場(chǎng)掃描光柵均勻相嵌，每貞圖像的掃描行數(shù)（包括場(chǎng)逆程在內(nèi)）必須為奇數(shù)；為了保證各幀光柵的重疊，要求每幀的掃描行數(shù)必須是整數(shù) H/V=Z/2=n+1/2 即 行數(shù)必須是奇數(shù) 隔行掃描的缺點(diǎn):

4、 1.存在行間閃爍效應(yīng). 2.易出現(xiàn)并行現(xiàn)象. 3.出現(xiàn)垂直邊沿鋸齒化.,114 我國(guó)廣播電視掃描參數(shù) 掃描方式：隔行掃描。 行頻fH ：15625Hz； 場(chǎng)頻fV：50 Hz（幀頻25 Hz）； 行周期TH：64s 場(chǎng)周期TV：20ms 行正程時(shí)間THS：52s 場(chǎng)正程時(shí)間TVS：18.4 ms 行逆程時(shí)間THR：12s 場(chǎng)逆程時(shí)間TVR：1.6 ms 每幀掃描行數(shù)Z：625 行 每幀顯示行數(shù)Z/：575 行 每場(chǎng)掃描行數(shù)：312.5 行 每掃顯示行數(shù)：287.5 行,電視圖像的基本參量,2.3.1 圖像的寬高比 4:3 16:9 尺寸： 對(duì)角線長(zhǎng)度 2.3.2 場(chǎng)掃描頻率的確定 活動(dòng)圖像有

5、連續(xù)感 盡量小的頻率帶寬 減少對(duì)圖像的干擾 v=50Hz,2.3.3掃描行數(shù)的確定,電視系統(tǒng)的分解力決定了圖像的清晰度 ，因此 掃描行數(shù)的多少影響了圖像清晰度。 電視系統(tǒng)傳送圖像細(xì)節(jié)的能力稱為該系統(tǒng)的分解能力。相應(yīng)地，表現(xiàn)在人對(duì)圖像細(xì)節(jié)清晰程度的感覺(jué)則稱為清晰度，兩者的含義是一致的。分解力通常以能分辨黑白相間的線數(shù)表示。例如，設(shè)分辨力為500線，表示系統(tǒng)在對(duì)應(yīng)的方向上能分辨黑白線條各250條。,垂直分解力,沿著圖像的垂直方向上能夠黑白像素的數(shù)目 。 它與掃描行數(shù)的多少及圖像與掃描線相對(duì)位置 有關(guān)。 有效掃描行數(shù)Z=（1-）Z,圖像狀態(tài)和掃描線的相對(duì)位置有關(guān)垂直分解力M 介于有效掃描行數(shù)Z到Z的

6、一半之間，可以用一個(gè)小于一的系數(shù)k1 與Z的乘積來(lái)表示,M= k1Z=k1(1- )Z K1為系數(shù)， K1=0.650.75,水平分解力 水平分解力是指圖像在水平方向上可以區(qū)分出垂直的黑白相間的線條數(shù)目，它主要取決于掃描電子束截面的大小，一般電子束截面的直徑d 與掃描的行距相等為宜 水平分解力N= 4/3M,廣播電視的掃描參數(shù)是在現(xiàn)有技術(shù)條件的制約下，根據(jù)人們對(duì)電視圖像清晰度的要求，經(jīng)過(guò)折衷考慮而確定的。掃描參數(shù)一經(jīng)確定，其圖像的清晰度和圖像信號(hào)帶寬亦隨之確定了. 我國(guó)廣播電視標(biāo)準(zhǔn)中, k1=0.76,Z=625行,則M=431 線fH=fF*Z=25Hz*625=15625Hz,2.4電視信

7、號(hào)的基本組成,電視系統(tǒng)要完成圖像信號(hào)的傳輸，除必須傳送圖像信號(hào)這一主體信號(hào)之外，還必須傳送復(fù)合同步信號(hào)、復(fù)合消隱信號(hào)、槽脈沖和均衡脈沖信號(hào)，這些信號(hào)屬于輔助信號(hào)。但它們是為保證收發(fā)同步，逆程不顯示光柵及隔行掃描均勻嵌套所必須的。所以圖像信號(hào)與輔助信號(hào)統(tǒng)稱為全電視信號(hào)。黑白全電視信號(hào)是研究彩色全電視信號(hào)的基礎(chǔ)，所以下面先介紹黑白全電視信號(hào)。,2.4.1消隱信號(hào),無(wú)論是圖像的分解還是恢復(fù)重現(xiàn)，都需要電子掃描才能完成。電子束在回掃時(shí)，若不采取措施，無(wú)論是行或場(chǎng)都將出現(xiàn)回掃線，這將對(duì)正程所傳送的圖像起干擾作用。消除回掃線的方法是在行、場(chǎng)掃描的逆程期間，在攝像管與顯像管中分別加入能使掃描電子束截止的消隱

8、脈沖。消除行、場(chǎng)逆程回掃線的消隱脈沖分別稱為行消隱脈沖和場(chǎng)消隱脈沖，二者合稱復(fù)合消隱脈沖或復(fù)合消隱信號(hào)。,行消隱脈沖寬度為12s，場(chǎng)消隱脈沖寬度為1612s (其中，包含著一個(gè)行的逆程12s),2.4.2 復(fù)合同步信號(hào),電視系統(tǒng)中發(fā)掃描必須嚴(yán)格同步，即收、發(fā)掃描對(duì)應(yīng)的行、場(chǎng)起始和終止位置必須嚴(yán)格一致，否則就會(huì)出現(xiàn)畫(huà)面失真或不穩(wěn)定現(xiàn)象。也就是說(shuō)每一個(gè)像素都要同步.實(shí)際上在電視中,只要收端和發(fā)端的掃描頻率,起始相位相同就認(rèn)為是同步了.同步掃描:收發(fā)兩端掃描頻率相同,相位相同,波形相似. 為了收、發(fā)同步的需要，電視發(fā)送端每掃描完一行時(shí)加入一個(gè)行同步脈沖；每掃描完一場(chǎng)時(shí)加入一個(gè)場(chǎng)同步脈沖，它們分別在行

9、與場(chǎng)逆程期間傳送，其寬度分別小于行、場(chǎng)逆程時(shí)間。我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，行同步脈沖寬度為4.7s，脈沖前沿滯后行消隱信號(hào)前沿約1.3s；場(chǎng)同步脈沖寬度為160s（2.5 個(gè)行周期），脈沖前沿滯后場(chǎng)消隱信號(hào)前沿160s。 在接收端必須先將這些行、場(chǎng)同步脈沖分離出來(lái)，用以分別控制接收機(jī)中的行、場(chǎng)掃描鋸齒波電流的周期和相位。換言之，只有當(dāng)行、場(chǎng)同步脈沖到來(lái)時(shí)才開(kāi)始行與場(chǎng)的回掃，這就可保證收、發(fā)雙方掃描電流的頻率和相位都相同，即可保證同步。,在電視機(jī)接收端利用行場(chǎng)同步信號(hào)的寬度不同，用微分（或鑒相）與積分電路把行場(chǎng)同步信號(hào)分離。,由于場(chǎng)同步脈沖較寬，因而在場(chǎng)同步期間會(huì)使行同步信息丟失。這樣，在場(chǎng) 逆程期間行

10、就可能失步，可能會(huì)造成每場(chǎng)開(kāi)始時(shí)的前幾行不能立刻同步，而使屏幕顯示圖像的最上面幾行出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。,解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是在場(chǎng)同步脈沖上加開(kāi)幾個(gè)槽，稱為槽脈沖，并使槽脈沖的后沿(即上升沿)恰好對(duì)應(yīng)于應(yīng)該出現(xiàn)原行同步脈沖的前沿位置。加入槽脈沖之后就可以保證在場(chǎng)同步脈沖期間可以檢測(cè)出行同步脈沖。槽脈沖的寬度與行同步脈沖相同，,圖像信號(hào)、復(fù)合同步、復(fù)合消隱、槽脈沖和均衡脈沖等疊加，即構(gòu)成黑白全電視信號(hào)，通常也稱其為視頻信號(hào)，其波形（正極性信號(hào)）,黑白全電視信號(hào)有7個(gè)：圖像信號(hào)、復(fù)合行同步與場(chǎng)同步信號(hào)、復(fù)合行消隱與場(chǎng)消隱信號(hào)、槽脈沖信號(hào)、均橫脈沖信號(hào)。 同步信號(hào)頂?shù)姆惦娖剑?00% 黑色電平和消隱電平幅度：75% 白色電平幅度：1012.5% 圖像信號(hào)電平介于白色與黑色電平之間,