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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：燈絲

2、、陰極、柵極、加速極、聚焦極、網(wǎng)電極 、校正線圈：無偏轉(zhuǎn)磁場時(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)的過程 圖像的重現(xiàn)是依靠電視接收機(jī)的顯像管來完成的。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 則是通過電子掃描來完成的。 采用磁偏轉(zhuǎn)的方式來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）

3、掃描,偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場控制電子束的掃描運(yùn)動(dòng),,2、場(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來轉(zhuǎn)送，這兩場分別稱為奇數(shù)場與偶數(shù)場。,隔行掃描的基本條件:為了實(shí)現(xiàn)隔行掃描時(shí)奇、偶兩場掃描光柵均勻相嵌，每貞圖像的掃描行數(shù)（包括場逆程在內(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

4、奇數(shù) 隔行掃描的缺點(diǎn): 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 我國廣播電視掃描參數(shù) 掃描方式：隔行掃描。 行頻fH ：15625Hz； 場頻fV：50 Hz（幀頻25 Hz）； 行周期TH：64s 場周期TV：20ms 行正程時(shí)間THS：52s 場正程時(shí)間TVS：18.4 ms 行逆程時(shí)間THR：12s 場逆程時(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： 對角線長度 2.3

5、.2 場掃描頻率的確定 活動(dòng)圖像有連續(xù)感 盡量小的頻率帶寬 減少對圖像的干擾 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)在人對圖像細(xì)節(jié)清晰程度的感覺則稱為清晰度，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位置 有關(guān)。 有效掃描行數(shù)Z=（1-）Z,圖像狀態(tài)和掃描線

6、的相對位置有關(guān)垂直分解力M 介于有效掃描行數(shù)Z到Z的一半之間，可以用一個(gè)小于一的系數(shù)k1 與Z的乘積來表示,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)人們對電視圖像清晰度的要求，經(jīng)過折衷考慮而確定的。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. 我國廣播電視標(biāo)準(zhǔn)中, k1=0.76,Z=625行,則M=431 線fH=f

7、F*Z=25Hz*625=15625Hz,2.4電視信號(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，無論是行或場都將出現(xiàn)回掃線，這將對正程所傳送的圖像起干擾作用。消除回掃線的方法是在行、場掃描的逆程期

8、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脈沖。消除行、場逆程回掃線的消隱脈沖分別稱為行消隱脈沖和場消隱脈沖，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)掃描對應(yīng)的行、場起始和終止位置必須嚴(yán)格一致，否則就會(huì)出現(xiàn)畫面失真或不穩(wěn)定現(xiàn)象。也就是說每一個(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

9、同步脈沖；每掃描完一場時(shí)加入一個(gè)場同步脈沖，它們分別在行與場逆程期間傳送，其寬度分別小于行、場逆程時(shí)間。我國電視標(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；場同步脈沖寬度為160s（2.5 個(gè)行周期），脈沖前沿滯后場消隱信號(hào)前沿160s。 在接收端必須先將這些行、場同步脈沖分離出來，用以分別控制接收機(jī)中的行、場掃描鋸齒波電流的周期和相位。換言之，只有當(dāng)行、場同步脈沖到來時(shí)才開始行與場的回掃，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)接收端利用行場同步信號(hào)的寬度不同，用微分（或鑒相）與積分電路把行場同步信號(hào)分離。,由于場同步脈沖較寬，因

10、而在場同步期間會(huì)使行同步信息丟失。這樣，在場 逆程期間行就可能失步，可能會(huì)造成每場開始時(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)問題的辦法是在場同步脈沖上加開幾個(gè)槽，稱為槽脈沖，并使槽脈沖的后沿(即上升沿)恰好對應(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同步脈沖期間可以檢測出行同步脈沖。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)合行同步與場同步信號(hào)、復(fù)合行消隱與場消隱信號(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,