第二章光電轉(zhuǎn)換及電視信號(hào)

1、 第二章第二章 光電轉(zhuǎn)換與電視信號(hào)光電轉(zhuǎn)換與電視信號(hào)電影：電影： 電影和電視的相同點(diǎn)都是用來(lái)顯示活動(dòng)圖象，它是根據(jù)人眼的視覺(jué)惰性，在一秒中內(nèi)連續(xù)放映24幅圖象從而產(chǎn)生圖象活動(dòng)的感覺(jué)。 對(duì)電視系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵的問(wèn)題是如何將景象或圖象變成電信號(hào)以及在接收端再?gòu)?fù)原成圖象并且活動(dòng)起來(lái)。為了便于理解電視的基本原理，我們不妨從三個(gè)已成熟且較簡(jiǎn)單的事物入手來(lái)分析，著就是電影、傳真和無(wú)線電語(yǔ)音廣播。 如上圖,視覺(jué)暫留時(shí)間約0.1s，所以當(dāng)f10幀/秒時(shí)，感覺(jué)出活動(dòng)感，但這時(shí)有跳動(dòng)感，要實(shí)現(xiàn)連續(xù)感則f24幀/秒；這時(shí)圖象仍有閃爍感，為消除閃爍感，則需要f46幀/秒。 結(jié)論：顯示活動(dòng)圖象應(yīng)有結(jié)論：顯示活動(dòng)圖象應(yīng)有f

2、24幀幀/秒。秒。 傳真：傳真： 傳真與電視的共同點(diǎn)都是傳送（靜止）傳真與電視的共同點(diǎn)都是傳送（靜止）圖象和文字的。其傳送過(guò)程是：將圖象分解圖象和文字的。其傳送過(guò)程是：將圖象分解成像素成像素變成電信號(hào)變成電信號(hào)通過(guò)機(jī)械掃描將像素通過(guò)機(jī)械掃描將像素恢復(fù)合成圖象?；謴?fù)合成圖象。 結(jié)論：結(jié)論：傳送圖象通過(guò)傳送像素來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳送圖象通過(guò)傳送像素來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)線電廣播：無(wú)線電廣播： 無(wú)線電廣播與電視的共同點(diǎn)都是遠(yuǎn)距離傳送電信號(hào)，無(wú)線電廣播與電視的共同點(diǎn)都是遠(yuǎn)距離傳送電信號(hào)，其工作過(guò)程是將聲音轉(zhuǎn)換成電信號(hào)其工作過(guò)程是將聲音轉(zhuǎn)換成電信號(hào)放大后調(diào)制載波發(fā)送放大后調(diào)制載波發(fā)送出去出去接收機(jī)收到電信號(hào)后通過(guò)信號(hào)處理還原

3、成原來(lái)的聲接收機(jī)收到電信號(hào)后通過(guò)信號(hào)處理還原成原來(lái)的聲音信號(hào)，即：聲音信號(hào)，即：聲電電聲聲. 結(jié)論：結(jié)論：遠(yuǎn)距離傳送電信號(hào)通過(guò)載波調(diào)制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)距離傳送電信號(hào)通過(guò)載波調(diào)制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。 受以上三方面啟發(fā)，在電視發(fā)送端將圖象分解成許受以上三方面啟發(fā)，在電視發(fā)送端將圖象分解成許許多多的像素（約許多多的像素（約40萬(wàn)個(gè)）萬(wàn)個(gè)）將亮度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（圖象將亮度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（圖象信號(hào)）信號(hào)）載波調(diào)制發(fā)射載波調(diào)制發(fā)射信號(hào)接收處理信號(hào)接收處理像素合成；而且像素合成；而且為保證圖象活動(dòng)的連續(xù)性，為保證圖象活動(dòng)的連續(xù)性，f24幀幀/秒，這樣在一秒鐘內(nèi)將秒，這樣在一秒鐘內(nèi)將有有24 40萬(wàn)像素，只能采用電子掃描的

4、方式來(lái)進(jìn)行。萬(wàn)像素，只能采用電子掃描的方式來(lái)進(jìn)行。 2.1電視傳像原理電視傳像原理2.1.1順序傳送原理順序傳送原理1. 圖象的表示圖象的表示 根據(jù)三基色原理，彩色光需要用三個(gè)基本參量來(lái)描述，即亮度根據(jù)三基色原理，彩色光需要用三個(gè)基本參量來(lái)描述，即亮度L(Lightness)、色調(diào)、色調(diào)H(Hue)和飽和度和飽和度S(Saturation),此外景物的形狀需用空間坐此外景物的形狀需用空間坐標(biāo)標(biāo)x、y、z表示，并且若是活動(dòng)圖象還是時(shí)間表示，并且若是活動(dòng)圖象還是時(shí)間t的函數(shù)，即的函數(shù)，即L、H、S都是四維函都是四維函數(shù)，因此任何圖象都可用下列方程組表示：數(shù)，因此任何圖象都可用下列方程組表示： L=

5、fL(x,y,z,t) H=fH(x,y,z,t) S=fS(x,y,z,t)若傳送的是二維圖象，則變?yōu)椋喝魝魉偷氖嵌S圖象，則變?yōu)椋?L=fL(x,y,t) H=fH(x,y,t) S=fS(x,y,t)討論最簡(jiǎn)單的黑白圖象，則只有亮度方程：討論最簡(jiǎn)單的黑白圖象，則只有亮度方程： L=fL(x,y,t)2.圖像分解與順序傳送圖像分解與順序傳送 方法：同時(shí)傳送（并行）方法：同時(shí)傳送（并行） 順序傳送（串行）順序傳送（串行）實(shí)現(xiàn)順序傳送需實(shí)現(xiàn)順序傳送需解決三個(gè)問(wèn)題：解決三個(gè)問(wèn)題： (1)圖像圖像像像素素電信號(hào)電信號(hào) (2)電信號(hào)電信號(hào)圖像圖像 (3)同步同步2.1.2圖像攝取與重現(xiàn)圖像攝取與重現(xiàn)

6、2.1.2.1圖像攝取圖像攝取光圖像光圖像電信號(hào)電信號(hào)光電效應(yīng)：光敏材料的電阻率隨光照的強(qiáng)弱而不同，光電效應(yīng)：光敏材料的電阻率隨光照的強(qiáng)弱而不同，這種現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。利用光電效應(yīng)即可實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)這種現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。利用光電效應(yīng)即可實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。換。光電轉(zhuǎn)換：利用光電效應(yīng)將光圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換：利用光電效應(yīng)將光圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程。光電轉(zhuǎn)換在攝像管中實(shí)現(xiàn)。過(guò)程。光電轉(zhuǎn)換在攝像管中實(shí)現(xiàn)。攝像管：由鏡頭、光敏靶、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和電子槍組成，攝像管：由鏡頭、光敏靶、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和電子槍組成，具體結(jié)構(gòu)如圖。具體結(jié)構(gòu)如圖。定義：與圖象定義：與圖象像素亮度成比像素亮度成比例的電信號(hào)稱例的電信號(hào)稱為圖象信號(hào)。為

7、圖象信號(hào)。 根據(jù)光電轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)的不同，產(chǎn)生的圖像信根據(jù)光電轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)的不同，產(chǎn)生的圖像信號(hào)有兩種：若信號(hào)電平與圖像像素的亮度成正比號(hào)有兩種：若信號(hào)電平與圖像像素的亮度成正比U(L) L或或U(L) =kL，這種圖像信號(hào)稱為，這種圖像信號(hào)稱為正極性圖像正極性圖像信號(hào)信號(hào)；反之，如果信號(hào)電平的大小與圖像的亮度成；反之，如果信號(hào)電平的大小與圖像的亮度成反比反比 U(L) 1/L或或U(L) =k/L，則這種圖像信號(hào)稱為，則這種圖像信號(hào)稱為負(fù)負(fù)極性圖像信號(hào)極性圖像信號(hào)。今后若不特別說(shuō)明則指負(fù)極性信號(hào)。今后若不特別說(shuō)明則指負(fù)極性信號(hào)。我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定發(fā)射時(shí)采用負(fù)極性圖像信號(hào)。我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定發(fā)射時(shí)采

8、用負(fù)極性圖像信號(hào)。2.2電視掃描原理電視掃描原理 如前所述，電視圖像的攝取與重現(xiàn)是基于光和電的相互如前所述，電視圖像的攝取與重現(xiàn)是基于光和電的相互轉(zhuǎn)換，然而，把空間的光圖像變成隨時(shí)間變化的電信號(hào)，以及轉(zhuǎn)換，然而，把空間的光圖像變成隨時(shí)間變化的電信號(hào)，以及把隨時(shí)間變化的電信號(hào)再轉(zhuǎn)換成一幅平面圖像，則是通過(guò)電子把隨時(shí)間變化的電信號(hào)再轉(zhuǎn)換成一幅平面圖像，則是通過(guò)電子掃描完成的。下面以顯像管為例介紹電視掃描的原理。掃描完成的。下面以顯像管為例介紹電視掃描的原理。 按電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)則可分為直線掃描和非直線掃描（如圓掃按電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)則可分為直線掃描和非直線掃描（如圓掃描、螺旋掃描等。見(jiàn)天津大學(xué)編教材）。在電

9、視系統(tǒng)中采用勻描、螺旋掃描等。見(jiàn)天津大學(xué)編教材）。在電視系統(tǒng)中采用勻速直線掃描方式。速直線掃描方式。 直線掃描按掃描行的次序又分為直線掃描按掃描行的次序又分為逐行掃描逐行掃描和和隔行掃描隔行掃描。2.2.1 逐行掃描逐行掃描定義：一行挨一行的掃描方式稱為逐行掃描定義：一行挨一行的掃描方式稱為逐行掃描。 為使電子束作勻速直線掃描，在水平（行）與垂直（場(chǎng)）偏轉(zhuǎn)線圈加為使電子束作勻速直線掃描，在水平（行）與垂直（場(chǎng)）偏轉(zhuǎn)線圈加入的都是鋸齒波電流，如下圖。入的都是鋸齒波電流，如下圖。A. iH 0 , iV = 0 當(dāng)只有行鋸齒電流流過(guò)行偏轉(zhuǎn)線圈時(shí)當(dāng)只有行鋸齒電流流過(guò)行偏轉(zhuǎn)線圈時(shí),電子束將在水平方向上

10、受到偏轉(zhuǎn)電子束將在水平方向上受到偏轉(zhuǎn)力，產(chǎn)生水平方向的掃描，稱為行掃描。這時(shí)在屏幕中間顯示一條水平亮力，產(chǎn)生水平方向的掃描，稱為行掃描。這時(shí)在屏幕中間顯示一條水平亮線。線。 電子束從左到右的掃描稱為電子束從左到右的掃描稱為行掃描正程行掃描正程，用，用THt表示。表示。 電子束從右快速返回到左的掃描稱為電子束從右快速返回到左的掃描稱為行掃描逆程行掃描逆程，用，用THr表示。正程表示。正程用來(lái)顯示圖像，而逆程僅僅是為了返回左端開(kāi)始下一行的重復(fù)掃描，故一用來(lái)顯示圖像，而逆程僅僅是為了返回左端開(kāi)始下一行的重復(fù)掃描，故一般有般有THr THt ,來(lái)回掃描一行的時(shí)間稱為一個(gè)來(lái)回掃描一行的時(shí)間稱為一個(gè)行周期

11、行周期，用，用TH表示，表示， TH = THt + THr 。fH =1/TH B. iV 0 , iH = 0 若只有場(chǎng)鋸齒電流流過(guò)場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈時(shí)若只有場(chǎng)鋸齒電流流過(guò)場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈時(shí),電子束將在垂直方向上受到偏轉(zhuǎn)力，電子束將在垂直方向上受到偏轉(zhuǎn)力，產(chǎn)生垂直方向的掃描，稱為產(chǎn)生垂直方向的掃描，稱為場(chǎng)掃描場(chǎng)掃描。這時(shí)在屏幕中間顯示一條垂直亮線。這時(shí)在屏幕中間顯示一條垂直亮線。 電子束從上到下的掃描稱為場(chǎng)掃描正程，用電子束從上到下的掃描稱為場(chǎng)掃描正程，用T V t 表示。表示。 電子束從下快速返回頂端的掃描稱為場(chǎng)掃描逆程，用電子束從下快速返回頂端的掃描稱為場(chǎng)掃描逆程，用T V r 表示。正程用表示。正

12、程用來(lái)顯示圖像，而逆程僅僅是為了返回頂端開(kāi)始下一場(chǎng)的重復(fù)掃描，故一般有來(lái)顯示圖像，而逆程僅僅是為了返回頂端開(kāi)始下一場(chǎng)的重復(fù)掃描，故一般有T V r T V t 來(lái)回掃描一場(chǎng)的時(shí)間稱為一個(gè)場(chǎng)周期，用來(lái)回掃描一場(chǎng)的時(shí)間稱為一個(gè)場(chǎng)周期，用TV 表示，表示， TV = T V r + T V t 。fV =1/ TV .C. iV 0 , iH 0，即同時(shí)加有行場(chǎng)掃描電流。，即同時(shí)加有行場(chǎng)掃描電流。 由于由于fH fV (即即TH TV )，因此電子在作快速水平運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還作垂，因此電子在作快速水平運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還作垂直方向運(yùn)動(dòng)，在屏幕上出現(xiàn)的是稍微傾斜的直線光柵。直方向運(yùn)動(dòng)，在屏幕上出現(xiàn)的是稍微傾斜的直

13、線光柵。 可以想象，如果一場(chǎng)中掃描行數(shù)很多，則光柵的傾斜度就會(huì)減小可以想象，如果一場(chǎng)中掃描行數(shù)很多，則光柵的傾斜度就會(huì)減小，甚至甚至看不出傾斜，而被近似認(rèn)為是水平直線光柵?？床怀鰞A斜，而被近似認(rèn)為是水平直線光柵。 為使圖像清晰而均勻，在逆程期不傳送信號(hào)，所采取的措施為使圖像清晰而均勻，在逆程期不傳送信號(hào)，所采取的措施是在逆程期使電子束是在逆程期使電子束截止截止，使之不顯示光線（稱，使之不顯示光線（稱消隱消隱），因），因此為獲得有效光柵，必須使此為獲得有效光柵，必須使 TH r T H t ，T V r T V t 。 一般規(guī)定：一般規(guī)定： = TH r /TH , 稱為行掃描逆程系數(shù)，稱為行掃

14、描逆程系數(shù)，一般在一般在18%左右；左右； = T V r / T V ， 稱為場(chǎng)掃描逆程系數(shù)，稱為場(chǎng)掃描逆程系數(shù)，一般在一般在8%左右。左右。E. 在逐行掃描方式中，為保證光柵穩(wěn)定清晰，應(yīng)使每場(chǎng)的光在逐行掃描方式中，為保證光柵穩(wěn)定清晰，應(yīng)使每場(chǎng)的光柵互相重疊，設(shè)掃描行數(shù)用柵互相重疊，設(shè)掃描行數(shù)用Z表示，則表示，則TV =Z TH ，即為整數(shù)，即為整數(shù)倍關(guān)系，而且行數(shù)越多，圖像越清晰，當(dāng)行數(shù)足夠多時(shí)，人倍關(guān)系，而且行數(shù)越多，圖像越清晰，當(dāng)行數(shù)足夠多時(shí)，人眼將分辨不出行結(jié)構(gòu)，只能看到均勻發(fā)光的面。眼將分辨不出行結(jié)構(gòu)，只能看到均勻發(fā)光的面。 2.2.2 隔行掃描隔行掃描 逐行掃描解決了圖像的順序傳

15、送與接收，但為不產(chǎn)生閃爍感及保證清逐行掃描解決了圖像的順序傳送與接收，但為不產(chǎn)生閃爍感及保證清晰，要求晰，要求fV 46Hz，Z 500。這樣出現(xiàn)的問(wèn)題是圖像信號(hào)的頻帶很寬，從。這樣出現(xiàn)的問(wèn)題是圖像信號(hào)的頻帶很寬，從而造成設(shè)備復(fù)雜化，那么能否在既不引起閃爍又不導(dǎo)致清晰度下降的情況而造成設(shè)備復(fù)雜化，那么能否在既不引起閃爍又不導(dǎo)致清晰度下降的情況下使頻帶減小呢？為此借用電影的顯示原理，采用隔行掃描的方式，每秒下使頻帶減小呢？為此借用電影的顯示原理，采用隔行掃描的方式，每秒鐘送鐘送25幅圖像，每幅畫(huà)面分兩場(chǎng)掃描，這樣人眼在主觀感覺(jué)上與每秒出現(xiàn)幅圖像，每幅畫(huà)面分兩場(chǎng)掃描，這樣人眼在主觀感覺(jué)上與每秒出現(xiàn)

16、50幅圖像相同。幅圖像相同。 隔行掃描定義：隔行掃描定義：將整個(gè)光柵分奇偶行進(jìn)行兩次掃描，先將整個(gè)光柵分奇偶行進(jìn)行兩次掃描，先從上到下掃從上到下掃1、3、5、奇數(shù)行，形成奇次場(chǎng)；然后再?gòu)纳掀鏀?shù)行，形成奇次場(chǎng)；然后再?gòu)纳系较聮叩较聮?、4、6、偶數(shù)行，形成偶次場(chǎng)，兩場(chǎng)光柵互相嵌偶數(shù)行，形成偶次場(chǎng)，兩場(chǎng)光柵互相嵌套、均勻鑲嵌，共同構(gòu)成一幅完整的光柵，這種掃描方式叫套、均勻鑲嵌，共同構(gòu)成一幅完整的光柵，這種掃描方式叫做隔行掃描。因?yàn)閮蓤?chǎng)合在一起的總行數(shù)不變，故清晰度未做隔行掃描。因?yàn)閮蓤?chǎng)合在一起的總行數(shù)不變，故清晰度未減，且送減，且送50場(chǎng)，也無(wú)閃爍感。場(chǎng)，也無(wú)閃爍感。 下面以下面以7線光柵為例說(shuō)明

17、隔行掃描的原理和過(guò)程。線光柵為例說(shuō)明隔行掃描的原理和過(guò)程。1為簡(jiǎn)單，先假設(shè)行場(chǎng)逆程時(shí)間都為零。為簡(jiǎn)單，先假設(shè)行場(chǎng)逆程時(shí)間都為零。 如下所示，隔行掃描要求一幀的掃描行數(shù)為奇數(shù)行，這樣才能保證每場(chǎng)皆有半行，從而使兩場(chǎng)光柵均勻鑲嵌。隔隔行行掃掃描描2行場(chǎng)逆程皆不為零，并設(shè)行場(chǎng)逆程皆不為零，并設(shè)T V r = TH由圖可見(jiàn)，當(dāng)考慮到逆由圖可見(jiàn)，當(dāng)考慮到逆程時(shí)間后：程時(shí)間后：（1）.第一場(chǎng)的結(jié)束和第一場(chǎng)的結(jié)束和第二場(chǎng)的起點(diǎn)并不在行第二場(chǎng)的起點(diǎn)并不在行的中心（為什么？）的中心（為什么？）（2）.場(chǎng)逆程占有一行場(chǎng)逆程占有一行時(shí)間，因此每幀有兩行時(shí)間，因此每幀有兩行用于回掃，幀掃光柵只用于回掃，幀掃光柵只有有

18、5行。行。（3）.每場(chǎng)都包含有半每場(chǎng)都包含有半行。行。綜上所述，隔行掃描應(yīng)滿足的要求可歸納為兩條：（1）.對(duì)于每一幀，掃描的起點(diǎn)應(yīng)相同，以保證各幀光柵的重疊，這就要求每幀的掃描行數(shù)為整數(shù)。（2）.相鄰兩場(chǎng)掃描光柵必須均勻鑲嵌，以獲得最高清晰度，只有每場(chǎng)都包含半行才能做到這一點(diǎn)，因此每幀必須是奇數(shù)行。 故：Z= 2n +1隔行掃描存在的缺點(diǎn)隔行掃描存在的缺點(diǎn)A行間閃爍效應(yīng)：因?yàn)樾虚g閃爍效應(yīng)：因?yàn)閒V =50Hz, 而每一行的亮度卻是按幀頻重而每一行的亮度卻是按幀頻重復(fù)的，即每秒出現(xiàn)復(fù)的，即每秒出現(xiàn)25次，低于臨界閃爍頻率，所以當(dāng)我們觀看較次，低于臨界閃爍頻率，所以當(dāng)我們觀看較亮的細(xì)線時(shí)，會(huì)有閃爍

19、感。亮的細(xì)線時(shí)，會(huì)有閃爍感。B并行現(xiàn)象：在隔行掃描中，要求行場(chǎng)掃描頻率之間保持嚴(yán)格并行現(xiàn)象：在隔行掃描中，要求行場(chǎng)掃描頻率之間保持嚴(yán)格關(guān)系，否則兩場(chǎng)光柵不能均勻鑲嵌，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)丿B在一起，關(guān)系，否則兩場(chǎng)光柵不能均勻鑲嵌，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)丿B在一起，這就是并行現(xiàn)象，它將使清晰度下降；另外對(duì)掃描電流幅度和線這就是并行現(xiàn)象，它將使清晰度下降；另外對(duì)掃描電流幅度和線性都有較高要求，否則都是引起并行現(xiàn)象的因素。性都有較高要求，否則都是引起并行現(xiàn)象的因素。C. “鋸齒化鋸齒化”現(xiàn)象：當(dāng)物體的水平速度足夠大時(shí)，物體垂直邊緣現(xiàn)象：當(dāng)物體的水平速度足夠大時(shí)，物體垂直邊緣因隔行分場(chǎng)傳輸，會(huì)發(fā)生在相鄰場(chǎng)光柵中左右錯(cuò)開(kāi)

20、的因隔行分場(chǎng)傳輸，會(huì)發(fā)生在相鄰場(chǎng)光柵中左右錯(cuò)開(kāi)的“鋸齒化鋸齒化”現(xiàn)象，隔行越多，錯(cuò)開(kāi)程度越嚴(yán)重。現(xiàn)象，隔行越多，錯(cuò)開(kāi)程度越嚴(yán)重。 實(shí)驗(yàn)研究表明，在掃描行數(shù)相同情況下，實(shí)驗(yàn)研究表明，在掃描行數(shù)相同情況下，2:1隔行掃描的視在隔行掃描的視在垂直分解力相當(dāng)于乘上一個(gè)垂直分解力相當(dāng)于乘上一個(gè)隔行因子隔行因子Ki(0.6.07) 2.3 2.3 電視圖像基本參量電視圖像基本參量 為獲得高質(zhì)量的圖像為獲得高質(zhì)量的圖像, ,就應(yīng)使重顯就應(yīng)使重顯圖像圖像的特征盡可能的特征盡可能與原與原圖像圖像一致一致, ,衡量電視衡量電視圖像圖像的基本特征有以下幾個(gè)方面的基本特征有以下幾個(gè)方面: : 圖像圖像的幾何特征的幾何

21、特征 圖像圖像的亮度與對(duì)比度層次的亮度與對(duì)比度層次 圖像清晰度圖像清晰度 圖像的連續(xù)性和無(wú)閃爍感圖像的連續(xù)性和無(wú)閃爍感( (包括場(chǎng)間閃爍與行間閃爍包括場(chǎng)間閃爍與行間閃爍) ) 圖像的色度圖像的色度 根據(jù)對(duì)這些特征的要求根據(jù)對(duì)這些特征的要求, ,由此確定了電視系統(tǒng)的一系由此確定了電視系統(tǒng)的一系列指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)列指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn), ,如掃描參數(shù)、頻帶、各種非線性失真系數(shù)如掃描參數(shù)、頻帶、各種非線性失真系數(shù)的確定的確定. .一、圖像的幾何特征一、圖像的幾何特征 所謂所謂幾何特征幾何特征即圖像各部分的比例關(guān)系是否合適即圖像各部分的比例關(guān)系是否合適,以及容許以及容許的失真程度。的失真程度。 .根據(jù)人眼的視覺(jué)特性根

22、據(jù)人眼的視覺(jué)特性,視覺(jué)最清楚的范圍是垂直夾角視覺(jué)最清楚的范圍是垂直夾角15 、水平夾角水平夾角20 的一個(gè)矩形區(qū)域的一個(gè)矩形區(qū)域,由這一特點(diǎn)由這一特點(diǎn),目前各國(guó)電視接收機(jī)的目前各國(guó)電視接收機(jī)的屏幕皆采用矩形屏幕皆采用矩形,且寬高比且寬高比K=4:3(寬高比稱為電視屏幕的幅型比寬高比稱為電視屏幕的幅型比,一一般用般用K表示表示)。 增大屏幕尺寸增大屏幕尺寸(大屏幕大屏幕)和視角可以改善臨場(chǎng)感和真實(shí)感。和視角可以改善臨場(chǎng)感和真實(shí)感。 .收發(fā)兩端的收發(fā)兩端的K應(yīng)相同。應(yīng)相同。 矩形屏幕的大小常用對(duì)角線表示矩形屏幕的大小常用對(duì)角線表示,如如23cm、47cm、54cm等等, 若收發(fā)兩端幅型比若收發(fā)兩端

23、幅型比K不同不同,則重顯圖像就有可能失真則重顯圖像就有可能失真(如壓扁或拉長(zhǎng)如壓扁或拉長(zhǎng)等等)。 .掃描電流的非線性程度影響圖像的幾何相似性。由于直線掃描電流的非線性程度影響圖像的幾何相似性。由于直線掃描應(yīng)是勻速直線性掃描應(yīng)是勻速直線性,掃描線性不好將引起幾何失真。通常采用棋掃描線性不好將引起幾何失真。通常采用棋盤(pán)格信號(hào)進(jìn)行測(cè)試盤(pán)格信號(hào)進(jìn)行測(cè)試,如下圖。如下圖。圖圖(a)是行場(chǎng)線性良好時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)是行場(chǎng)線性良好時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)圖案圖案,圖圖(b)表示因表示因iH線性不好而線性不好而造成的畸變?cè)斐傻幕?開(kāi)始掃描快開(kāi)始掃描快,然后變?nèi)缓笞兟?;圖圖(c)表示因表示因iV線性破壞而造線性破壞而造成的失真成的

24、失真. 一般用掃描非線性系數(shù)一般用掃描非線性系數(shù) 來(lái)衡來(lái)衡量非線性畸變的程度量非線性畸變的程度,設(shè)沒(méi)有畸設(shè)沒(méi)有畸變時(shí)變時(shí) =0,圖像由許多大小相等圖像由許多大小相等的方格組成的方格組成;有非線性時(shí)有非線性時(shí), 0,將將產(chǎn)生大小不等的格子產(chǎn)生大小不等的格子,為此作如為此作如下定義下定義: =(dmax-dmin)/(dmax+dmin)/2 =(hmax-hmin)/(hmax+hmin)/2實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)當(dāng) 10%時(shí)時(shí),不感不感到有嚴(yán)重失真到有嚴(yán)重失真,若若 5%,則感覺(jué)則感覺(jué)不到有非線性失真。不到有非線性失真。由偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)或雜散磁場(chǎng)等因素而引起的各種圖形畸變稱為由偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)或雜散磁場(chǎng)等因素

25、而引起的各種圖形畸變稱為幾何畸變幾何畸變. .圖圖(d)為為枕形畸變枕形畸變。圖圖(e)為為桶形畸變桶形畸變(或鼓形畸變或鼓形畸變)。幾何畸變用幾何畸變系數(shù)幾何畸變用幾何畸變系數(shù)D衡量。衡量。DgH=Q/Q DgV=G/G通常要求通常要求Dg100nit。 對(duì)比度對(duì)比度:圖像圖像最亮處的亮度最亮處的亮度Bmax與最暗處的亮度與最暗處的亮度Bmin之比叫之比叫做對(duì)比度，即對(duì)比度做對(duì)比度，即對(duì)比度C=Bmax/Bmin，一般一般C能達(dá)到能達(dá)到30 40就很滿意就很滿意了。對(duì)比度除了與電視本身有關(guān)外了。對(duì)比度除了與電視本身有關(guān)外,還與觀看條件有關(guān)還與觀看條件有關(guān),若有雜散若有雜散光線照射光線照射,則

26、對(duì)比度則對(duì)比度C=(Bmax+B)/(Bmin+B),這時(shí)對(duì)比度就會(huì)下降。這時(shí)對(duì)比度就會(huì)下降。 因?yàn)橐驗(yàn)閳D像圖像由亮度不同的像素組成由亮度不同的像素組成,對(duì)比度越大對(duì)比度越大,從最亮到最暗從最亮到最暗處能分辨的亮度級(jí)數(shù)就多處能分辨的亮度級(jí)數(shù)就多,就越能看清就越能看清圖像圖像層次層次,圖像圖像就越清晰和就越清晰和逼真。逼真。三、清晰度與分解力三、清晰度與分解力. 圖像清晰度是指人眼主觀感覺(jué)到的圖像細(xì)節(jié)呈現(xiàn)的清晰程度，它與電視系統(tǒng)傳送圖像細(xì)節(jié)的能力有關(guān)，這種能力稱為分解力或分辨力。 定義定義:電視系統(tǒng)傳送圖像細(xì)節(jié)的能力電視系統(tǒng)傳送圖像細(xì)節(jié)的能力,稱為電視系統(tǒng)的稱為電視系統(tǒng)的分解力。分解力。 顯然掃

27、描行數(shù)越多顯然掃描行數(shù)越多,分解成的像素?cái)?shù)就越多分解成的像素?cái)?shù)就越多,圖像細(xì)節(jié)就圖像細(xì)節(jié)就呈現(xiàn)得越清楚呈現(xiàn)得越清楚,主觀感覺(jué)到的清晰度就越高主觀感覺(jué)到的清晰度就越高,因此可以說(shuō)掃描因此可以說(shuō)掃描行數(shù)決定分解力。行數(shù)決定分解力。 像素?cái)?shù)像素?cái)?shù)=行數(shù)行數(shù)行元數(shù)行元數(shù)(一行內(nèi)的像素?cái)?shù)一行內(nèi)的像素?cái)?shù)) 故可以將分解力分為垂直分解力與水平分解力分別討故可以將分解力分為垂直分解力與水平分解力分別討論。論。1.垂直分解力垂直分解力定義定義:沿圖像垂直方向所能分解的像素?cái)?shù)沿圖像垂直方向所能分解的像素?cái)?shù)(或黑白相間的條紋數(shù)或黑白相間的條紋數(shù))。 用用M表示垂直分解力表示垂直分解力,可見(jiàn)它受行數(shù)限制可見(jiàn)它受行數(shù)限

28、制,但但MZ,因?yàn)榉纸鈭D像時(shí)因?yàn)榉纸鈭D像時(shí),并非每一行都有并非每一行都有效。它的含意有兩個(gè)效。它的含意有兩個(gè): a.在掃描逆程期內(nèi)在掃描逆程期內(nèi),被消隱的行數(shù)不分解圖像被消隱的行數(shù)不分解圖像,故故有效行數(shù)有效行數(shù)為為Z(1-)。 b.由于像素與掃描線的相對(duì)位置不同由于像素與掃描線的相對(duì)位置不同,并非每一有效行都代表垂直分解力。并非每一有效行都代表垂直分解力。詳見(jiàn)下圖。詳見(jiàn)下圖。 圖圖(a)示黑白條恰好與掃描線重合示黑白條恰好與掃描線重合,相鄰兩行信號(hào)完全不同相鄰兩行信號(hào)完全不同,重現(xiàn)圖像保持原重現(xiàn)圖像保持原來(lái)分辨率來(lái)分辨率,這時(shí)為這時(shí)為最佳最佳,M=Z(1-)； 圖圖(b)示掃描線恰好覆蓋黑白

29、條各一半示掃描線恰好覆蓋黑白條各一半,則各行信號(hào)皆相同則各行信號(hào)皆相同(平均值平均值),重現(xiàn)重現(xiàn)圖像圖像為一灰?guī)橐换規(guī)?完全失去細(xì)節(jié)完全失去細(xì)節(jié),即即失去垂直分解力失去垂直分解力,我們可以說(shuō)這時(shí)其我們可以說(shuō)這時(shí)其M=0； 圖圖(c)示減少一半條紋示減少一半條紋,則又能重現(xiàn)黑白條紋圖像則又能重現(xiàn)黑白條紋圖像,但這時(shí)垂直分解力只有有但這時(shí)垂直分解力只有有效行數(shù)的一半效行數(shù)的一半,即即M=0.5 Z(1-)。 實(shí)際的圖像內(nèi)容具有隨機(jī)性實(shí)際的圖像內(nèi)容具有隨機(jī)性,所以所以M介于介于Z(1-)與與0.5 Z(1-)之之間間,此時(shí)我們令此時(shí)我們令: M=k1 (1-) Z式中式中0 k11(可取可取k1=

30、0.7)。2.水平分解力水平分解力 定義定義: 沿圖像水平方向所能分解的像素?cái)?shù)沿圖像水平方向所能分解的像素?cái)?shù)(或黑白相間的條或黑白相間的條紋數(shù)紋數(shù))。通常用。通常用N表示水平分解力。表示水平分解力。實(shí)驗(yàn)證明,水平分解力等于垂直分解力是最佳情況,又由于K=4:3,故水平分解力是:Z1k34M34N13.圖像信號(hào)的最高頻率 任何圖像都有一定背景亮度，故圖像信號(hào)的最低頻率為0。 圖像的最高頻率可推導(dǎo)如下：我國(guó)廣播電視標(biāo)準(zhǔn)： fV =50Hz Z=625 =18% =8% k1 (1- ) 0.7,則視頻信號(hào)最高頻率: f=fmax5.6MHz留取一定的余量,視頻帶寬取6MHz2max1141ZfKK

31、fve4. 掃描行數(shù)掃描行數(shù)Z的確定。的確定。 由上述由上述,圖像的清晰度、圖像信號(hào)的帶寬皆與圖像的清晰度、圖像信號(hào)的帶寬皆與Z有關(guān)有關(guān),但二者矛盾但二者矛盾,因?yàn)橐驗(yàn)? ZMN清晰度增加清晰度增加 ZZ2fmax設(shè)備復(fù)雜設(shè)備復(fù)雜 究竟如何確定究竟如何確定Z,一般按人眼的分辨能力來(lái)確定一般按人眼的分辨能力來(lái)確定,因?yàn)殡m然因?yàn)殡m然Z可使圖像清晰可使圖像清晰,但當(dāng)行數(shù)傳送超過(guò)人眼分辨力極限時(shí)已無(wú)意義但當(dāng)行數(shù)傳送超過(guò)人眼分辨力極限時(shí)已無(wú)意義,故故下面我們以人眼分辨力來(lái)確定最佳掃描行數(shù)。下面我們以人眼分辨力來(lái)確定最佳掃描行數(shù)。 根據(jù)人眼最小分辨角根據(jù)人眼最小分辨角=3438h/DM (h為圖為圖像高度

32、，像高度，D為觀看距為觀看距離，離，M為垂直分解力，為垂直分解力，h/M=d),當(dāng)當(dāng)=1.5，D/h=4時(shí)，可解出時(shí)，可解出Mmax=3438h/D=573,代代入入M=Ke(1-)Z,得：得：Zmax=819如圖示如圖示,Z500行行后后,上升減慢上升減慢,但因但因fmaxZ2,故導(dǎo)致故導(dǎo)致f 急劇擴(kuò)急劇擴(kuò)大大,兼顧二者兼顧二者,一般一般Z(500,600),我國(guó)取我國(guó)取Z=625。這時(shí)這時(shí):M=0.71Z450線；線； N=4M/3=600線；線； f H =Z f F =62525=15625Hz2.4 復(fù)合視頻圖像信號(hào)復(fù)合視頻圖像信號(hào)(全電視信號(hào)全電視信號(hào))一、全電視信號(hào)的組成一、全電

33、視信號(hào)的組成. 由前述我們知道由前述我們知道,經(jīng)電子掃描經(jīng)電子掃描,光電轉(zhuǎn)換過(guò)程可以將光像光電轉(zhuǎn)換過(guò)程可以將光像電像電像,即形成圖像信號(hào)即形成圖像信號(hào),但但這樣的信號(hào)還不能用來(lái)在接收機(jī)處重現(xiàn)穩(wěn)定的圖像這樣的信號(hào)還不能用來(lái)在接收機(jī)處重現(xiàn)穩(wěn)定的圖像,原因有二原因有二:.圖像信號(hào)中沒(méi)有能保證收發(fā)兩端掃描同步的信號(hào)圖像信號(hào)中沒(méi)有能保證收發(fā)兩端掃描同步的信號(hào),結(jié)果可能造成重現(xiàn)的圖像結(jié)果可能造成重現(xiàn)的圖像不穩(wěn)不穩(wěn)(如滾動(dòng)如滾動(dòng))和嚴(yán)重失真和嚴(yán)重失真(如左右、上下撕裂等如左右、上下撕裂等)。 溫度變化、電源電壓波動(dòng)及傳輸差異都會(huì)造成不同步發(fā)生。溫度變化、電源電壓波動(dòng)及傳輸差異都會(huì)造成不同步發(fā)生。.回掃線出現(xiàn)

34、使圖像清晰度下降?；貟呔€出現(xiàn)使圖像清晰度下降。 因?yàn)橹挥性谛?、?chǎng)掃描正程期間傳送圖像信號(hào)因?yàn)橹挥性谛小?chǎng)掃描正程期間傳送圖像信號(hào),逆程期不傳送信號(hào)逆程期不傳送信號(hào),為此就為此就應(yīng)想辦法消除回掃線。應(yīng)想辦法消除回掃線。解決辦法解決辦法:.加入行、場(chǎng)同步信號(hào)加入行、場(chǎng)同步信號(hào)(脈沖脈沖)；.逆程加入行、場(chǎng)消隱信號(hào)逆程加入行、場(chǎng)消隱信號(hào)(脈沖脈沖)。綜上所述綜上所述,復(fù)合視頻圖像信號(hào)由以下幾部分組成復(fù)合視頻圖像信號(hào)由以下幾部分組成:.圖像信號(hào)；圖像信號(hào)；.水平消隱脈沖和水平同步脈沖；水平消隱脈沖和水平同步脈沖；. 場(chǎng)消隱脈沖和場(chǎng)同步脈沖。場(chǎng)消隱脈沖和場(chǎng)同步脈沖。1.圖像信號(hào)圖像信號(hào). 這是反映圖像內(nèi)

35、容的電信號(hào)這是反映圖像內(nèi)容的電信號(hào),電平的高低反映電平的高低反映圖像像素的明暗情況圖像像素的明暗情況,在行正程期間傳送。在行正程期間傳送。 作用作用:控制顯像管中射到熒光屏電子束的強(qiáng)弱，控制顯像管中射到熒光屏電子束的強(qiáng)弱，通常加到通常加到CRT的陰極。的陰極。 在電視機(jī)中在電視機(jī)中,加到顯像管陰極的是負(fù)極性圖像加到顯像管陰極的是負(fù)極性圖像信號(hào)。對(duì)圖像信號(hào)電平的規(guī)定是信號(hào)。對(duì)圖像信號(hào)電平的規(guī)定是:若電平最大值若電平最大值是是1,則白色電平幅度為則白色電平幅度為12.5%; 黑色電平幅度為黑色電平幅度為75%; 灰色電平幅度為灰色電平幅度為12.5% 75%;2.復(fù)合消隱信號(hào)。復(fù)合消隱信號(hào)。復(fù)合消

36、隱信號(hào)包含行消隱和場(chǎng)消隱復(fù)合消隱信號(hào)包含行消隱和場(chǎng)消隱兩個(gè)信號(hào)。兩個(gè)信號(hào)。行消隱信號(hào)在行逆程期間傳行消隱信號(hào)在行逆程期間傳送送,時(shí)間為時(shí)間為12 s,每行每行 一個(gè)一個(gè),其幅度與黑電平相同。其幅度與黑電平相同。作用作用:控制電子槍在行逆程期控制電子槍在行逆程期不發(fā)射電子不發(fā)射電子,從而消除回掃從而消除回掃線。線。同理同理, 場(chǎng)消隱脈沖在場(chǎng)逆程期場(chǎng)消隱脈沖在場(chǎng)逆程期間傳送間傳送,脈寬為脈寬為1612 s,一一場(chǎng)一個(gè)場(chǎng)一個(gè),其幅度與黑電平相其幅度與黑電平相同。同。場(chǎng)消隱脈沖的作用是消除場(chǎng)場(chǎng)消隱脈沖的作用是消除場(chǎng)逆程期間的回掃線。逆程期間的回掃線。3.復(fù)合同步信號(hào)。復(fù)合同步信號(hào)。.同步信號(hào)的作用同步

37、信號(hào)的作用:所謂同步所謂同步,即保持收即保持收發(fā)兩端的掃描步調(diào)一致發(fā)兩端的掃描步調(diào)一致,它包含兩層意思它包含兩層意思: 接收端的行、場(chǎng)掃描頻率與發(fā)接收端的行、場(chǎng)掃描頻率與發(fā)送端相同送端相同,此即此即同頻同頻。 接收端行、場(chǎng)掃描的起始時(shí)刻接收端行、場(chǎng)掃描的起始時(shí)刻與發(fā)送端一致與發(fā)送端一致,此即此即同相同相。 同步信號(hào)只起同步作用同步信號(hào)只起同步作用,不應(yīng)在屏不應(yīng)在屏幕上顯示出來(lái)幕上顯示出來(lái),所以同步信號(hào)是在消隱期所以同步信號(hào)是在消隱期間送出的間送出的,即疊加在消隱電平上即疊加在消隱電平上,這樣對(duì)這樣對(duì)圖像信號(hào)無(wú)影響圖像信號(hào)無(wú)影響,因此同步信號(hào)應(yīng)在逆程因此同步信號(hào)應(yīng)在逆程期傳送。期傳送。.行同步信

38、號(hào)行同步信號(hào):行同步信號(hào)的作用是控制行掃信號(hào)行同步信號(hào)的作用是控制行掃信號(hào)的頻率和相位的頻率和相位,在行消隱期間發(fā)送在行消隱期間發(fā)送;其其上升沿上升沿控制控制掃描的掃描的回掃起點(diǎn)回掃起點(diǎn),即表示行正程的結(jié)束和行逆程即表示行正程的結(jié)束和行逆程的開(kāi)始的開(kāi)始,接收機(jī)收到該信號(hào)即回掃。接收機(jī)收到該信號(hào)即回掃。 為了與行消隱相區(qū)別為了與行消隱相區(qū)別,行同步的電平比消隱行同步的電平比消隱電平高電平高25%(比黑還黑比黑還黑,這樣對(duì)圖像無(wú)影響這樣對(duì)圖像無(wú)影響),脈沖脈沖寬度為寬度為4.7 s,比消隱前沿延遲比消隱前沿延遲1.3 s(緩沖前肩緩沖前肩)。 綜上所述綜上所述,歸納如下幾點(diǎn)歸納如下幾點(diǎn): a.行同

39、步在行消隱期間傳送行同步在行消隱期間傳送,脈寬脈寬4.7 s,幅度比幅度比消隱高消隱高25%(100%),是電視信號(hào)中最高的幅度。是電視信號(hào)中最高的幅度。 b.行同步脈沖前沿距行消隱前沿行同步脈沖前沿距行消隱前沿1.3 s(前肩前肩)。 c.行同步的上升沿控制回掃的起點(diǎn)。行同步的上升沿控制回掃的起點(diǎn)。.場(chǎng)同步信號(hào)。場(chǎng)同步信號(hào)。與行同步類似與行同步類似,歸納以下幾點(diǎn)歸納以下幾點(diǎn): a.場(chǎng)同步在每一場(chǎng)的場(chǎng)消隱期間傳送場(chǎng)同步在每一場(chǎng)的場(chǎng)消隱期間傳送,脈寬脈寬2.5H或或160 s,幅度比消隱高幅度比消隱高25%(100%),與行同步信與行同步信號(hào)幅度相同。號(hào)幅度相同。 b.場(chǎng)同步脈沖前沿距場(chǎng)消隱前沿

40、場(chǎng)同步脈沖前沿距場(chǎng)消隱前沿2.5H(前肩前肩)。 c.場(chǎng)同步的上升沿代表場(chǎng)回掃的起點(diǎn)。場(chǎng)同步的上升沿代表場(chǎng)回掃的起點(diǎn)。二、場(chǎng)同步開(kāi)槽脈沖與均衡脈沖。二、場(chǎng)同步開(kāi)槽脈沖與均衡脈沖。1.場(chǎng)同步開(kāi)槽脈沖。場(chǎng)同步開(kāi)槽脈沖。.同步信號(hào)的分離方法及開(kāi)槽原因。同步信號(hào)的分離方法及開(kāi)槽原因。分離方法分離方法:a.利用同步信號(hào)幅度最大的特點(diǎn)利用同步信號(hào)幅度最大的特點(diǎn)(100%),采用幅度分離電采用幅度分離電路路,從消隱電平上切割出復(fù)合同步信號(hào)。從消隱電平上切割出復(fù)合同步信號(hào)。 b.利用行、場(chǎng)脈沖寬度的不同利用行、場(chǎng)脈沖寬度的不同,采用脈寬分離電路把行同采用脈寬分離電路把行同步和場(chǎng)同步分離。具體是步和場(chǎng)同步分離。

41、具體是: 利用利用微分電路微分電路從復(fù)合同步信號(hào)中取出行同步信號(hào)從復(fù)合同步信號(hào)中取出行同步信號(hào),電路須滿足電路須滿足RC4.7 s,可取可取RC4.7 s5,則同步信號(hào)經(jīng)電路后輸出一系列的則同步信號(hào)經(jīng)電路后輸出一系列的正、負(fù)尖脈沖正、負(fù)尖脈沖,因?yàn)樾型降纳仙貙?duì)應(yīng)掃描的回掃起點(diǎn)因?yàn)樾型降纳仙貙?duì)應(yīng)掃描的回掃起點(diǎn),用削波電用削波電路將其中正脈沖取出路將其中正脈沖取出,即分離出行同步信號(hào)。即分離出行同步信號(hào)。 利用利用積分電路積分電路取出場(chǎng)同步信號(hào)取出場(chǎng)同步信號(hào),取電路的取電路的RC2.5TH,則行同步則行同步信號(hào)經(jīng)電路后輸出幾乎為零信號(hào)經(jīng)電路后輸出幾乎為零,而場(chǎng)同步的輸出較大而場(chǎng)同步的輸出較

42、大,由此可取出場(chǎng)同由此可取出場(chǎng)同步信號(hào)。步信號(hào)。從復(fù)合同步信號(hào)中分離行、場(chǎng)同步信號(hào)的波形如上圖。從復(fù)合同步信號(hào)中分離行、場(chǎng)同步信號(hào)的波形如上圖。 由圖示看到由圖示看到,分離出的行同步信號(hào)中存在一個(gè)問(wèn)題分離出的行同步信號(hào)中存在一個(gè)問(wèn)題,即在場(chǎng)同步期間即在場(chǎng)同步期間,由于行由于行同步被淹沒(méi)同步被淹沒(méi),致使丟失了兩個(gè)行同步信號(hào)致使丟失了兩個(gè)行同步信號(hào),由此造成行掃描電路失控而失同步由此造成行掃描電路失控而失同步,在在熒屏上將造成若干行不同步熒屏上將造成若干行不同步,甚至上部扭曲。甚至上部扭曲。 解決的辦法就是對(duì)場(chǎng)同步開(kāi)槽。解決的辦法就是對(duì)場(chǎng)同步開(kāi)槽。.開(kāi)槽的方式。開(kāi)槽的方式。 因行同步的作用決定于行

43、同步因行同步的作用決定于行同步脈沖的上升沿脈沖的上升沿,因此可以在場(chǎng)同步因此可以在場(chǎng)同步脈沖內(nèi)開(kāi)脈沖內(nèi)開(kāi)25%深的槽深的槽,只要保證槽只要保證槽的上升沿與原行同步的上升沿相對(duì)的上升沿與原行同步的上升沿相對(duì)應(yīng)應(yīng),即可起到同步作用。槽寬規(guī)定即可起到同步作用。槽寬規(guī)定為為4.7 s,并且奇數(shù)場(chǎng)并且奇數(shù)場(chǎng)(開(kāi)始于整行處開(kāi)始于整行處)開(kāi)槽開(kāi)槽2個(gè)個(gè); 偶數(shù)場(chǎng)偶數(shù)場(chǎng)(開(kāi)始于半行處開(kāi)始于半行處)開(kāi)開(kāi)槽槽3個(gè)。個(gè)。 由圖可見(jiàn)由圖可見(jiàn),開(kāi)槽后場(chǎng)同步期的開(kāi)槽后場(chǎng)同步期的正脈沖保持與原行同步脈沖信號(hào)相正脈沖保持與原行同步脈沖信號(hào)相對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)(兩行中間的正脈沖不起作用兩行中間的正脈沖不起作用),這就保證了場(chǎng)同步期行同步

44、信號(hào)不這就保證了場(chǎng)同步期行同步信號(hào)不致中斷致中斷,但由于開(kāi)了槽但由于開(kāi)了槽,場(chǎng)積分輸出場(chǎng)積分輸出波形上有了兩個(gè)或三個(gè)小缺口波形上有了兩個(gè)或三個(gè)小缺口,這這就會(huì)破壞隔行掃描的精確進(jìn)行。就會(huì)破壞隔行掃描的精確進(jìn)行。 2.均衡脈沖。 電視系統(tǒng)采用隔行掃描技術(shù),一幀分為兩場(chǎng),每場(chǎng)312.5行,兩場(chǎng)交接處的信號(hào)變化如下: 奇偶:場(chǎng)同步上升沿處于兩個(gè)行同步中心奇偶過(guò)渡積分起點(diǎn)高,并且場(chǎng)同步內(nèi)開(kāi)三個(gè)槽造成其上升沿形成三個(gè)凹點(diǎn)。 偶奇:場(chǎng)同步上升沿與行同步上升沿重合偶奇過(guò)渡積分起點(diǎn)低,并且場(chǎng)同步內(nèi)開(kāi)兩個(gè)槽造成其上升沿形成兩個(gè)凹點(diǎn)。 由于上述區(qū)別,結(jié)果相鄰兩個(gè)場(chǎng)同步信號(hào)積分波形不一致,當(dāng)同步信號(hào)去控制場(chǎng)振蕩器時(shí)

45、,在同一觸發(fā)電平下,導(dǎo)致觸發(fā)時(shí)刻不同,結(jié)果奇偶場(chǎng)的掃描周期一長(zhǎng)一短,從而破壞了隔行掃描的條件(T偶V = T奇V)導(dǎo)致兩場(chǎng)光柵不能嵌套,嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生并行現(xiàn)象,使垂直分解力大大下降從而失去了隔行掃描的意義。3.黑白全電視信號(hào)3.黑白全電視信號(hào)總結(jié): .一幀圖像以奇數(shù)場(chǎng)同步脈沖上升沿為起點(diǎn)； . 奇數(shù)場(chǎng)從整行開(kāi)始,如上圖,第1、第2、第3行的一半為場(chǎng)同步(五個(gè)槽脈沖)(第1、3、5槽脈沖起均衡作用,第2、4上升沿起同步作用);第3行后半行及4、5行為后均衡脈沖(第2、4個(gè)起同步作用);從第6 23.5行共有17.5H+12 s, 從第23.5 310行為場(chǎng)正程； . 偶數(shù)場(chǎng)開(kāi)始于半行處,即第313.

46、5行處,311H335H為場(chǎng)消隱期,336H623.5H為場(chǎng)正程。 消隱時(shí)間: 2.5H3+17.5H+12 s=1612 s 場(chǎng)正程: 20ms-1.612ms=18.388ms 奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)是首尾相接的閉合系統(tǒng),兩場(chǎng)是不斷交替進(jìn)行的。 全電視信號(hào)三大特性:單極性單極性:只能是正信號(hào)或負(fù)信號(hào),因此包含有直流分量。周期性周期性:圖像信號(hào)是隨機(jī)的,它可以是連續(xù)的漸變信號(hào),也可以是脈沖跳變信號(hào),而相鄰行的信號(hào)是類似的,故可以認(rèn)為具有周期性。脈沖性脈沖性:各種脈沖信號(hào)都有嚴(yán)格的周期性。結(jié)論: 組成組成:圖像信號(hào)、復(fù)合消隱信號(hào)、復(fù)合同步信號(hào)、前后均衡脈沖。 電平分配電平分配:同步電平100%,黑電平

47、75%,白電平12.5%。 時(shí)間分配時(shí)間分配:1H: TH=64 s, THt=52 s, THr=12 s; 行同步脈寬4.7 s,前肩1.3 s 1V: TV=20ms, TVt=18.4ms, TVr=1.6ms 場(chǎng)均衡脈沖: 2.35 s,周期半行,共10個(gè)。 5個(gè)槽(齒)脈沖,寬4.7 s, 27.3 s 2.5彩色圖像的傳輸與重現(xiàn)彩色圖像的傳輸與重現(xiàn)2.5.1 兼容性兼容性 1.兼容兼容兼容兼容：是指黑白電視機(jī)可以接收彩色電視信號(hào)而顯示黑白圖像：是指黑白電視機(jī)可以接收彩色電視信號(hào)而顯示黑白圖像;同同時(shí)彩色電視機(jī)也可以接收黑白電視信號(hào)而正常工作時(shí)彩色電視機(jī)也可以接收黑白電視信號(hào)而正常

48、工作,這就叫兼容。這就叫兼容。 兼容性要求彩色電視信號(hào)既使彩色電視機(jī)顯示彩色圖像兼容性要求彩色電視信號(hào)既使彩色電視機(jī)顯示彩色圖像,又能使又能使黑白電視機(jī)顯示出黑白圖像黑白電視機(jī)顯示出黑白圖像,因此被傳送的彩色電視信號(hào)必須滿足以因此被傳送的彩色電視信號(hào)必須滿足以下條件下條件:.必須包含一個(gè)亮度信號(hào)必須包含一個(gè)亮度信號(hào),它僅反映圖像的明暗程度它僅反映圖像的明暗程度,相當(dāng)于黑白圖相當(dāng)于黑白圖像信號(hào)；像信號(hào)；.必須包含彩色信號(hào)必須包含彩色信號(hào),它僅代表色度它僅代表色度,可以與亮度信號(hào)一起發(fā)送可以與亮度信號(hào)一起發(fā)送,在接在接收端又可以被分開(kāi)收端又可以被分開(kāi),同時(shí)二者互不干擾；同時(shí)二者互不干擾；.與黑白電

49、視信號(hào)有相同的帶寬與黑白電視信號(hào)有相同的帶寬,即即8 MHz;同時(shí)圖象載頻、伴音載同時(shí)圖象載頻、伴音載頻以及頻道的劃分都應(yīng)與黑白電視相同。頻以及頻道的劃分都應(yīng)與黑白電視相同。另外掃描頻率、同步信號(hào)等也一樣。另外掃描頻率、同步信號(hào)等也一樣。2.色度信號(hào)的帶寬色度信號(hào)的帶寬 人眼對(duì)彩色的分辨率比黑白要差得多人眼對(duì)彩色的分辨率比黑白要差得多,已知黑白圖像信號(hào)的帶已知黑白圖像信號(hào)的帶寬是寬是 0 - 6 MHz,實(shí)驗(yàn)得出如下曲線實(shí)驗(yàn)得出如下曲線: 由圖可見(jiàn)由圖可見(jiàn), 1 MHz時(shí)滿意度為時(shí)滿意度為90%,1.5MHz時(shí)滿意度為時(shí)滿意度為95%,2 MHz 時(shí)滿意度接近時(shí)滿意度接近100%,因此因此 B

50、 1 MHz即可即可,我國(guó)規(guī)定色度信號(hào)我國(guó)規(guī)定色度信號(hào)帶寬為帶寬為1.3MHz。2.5.2 傳輸信號(hào)的選取傳輸信號(hào)的選取 1.亮度信號(hào)亮度信號(hào) EY=0.3ER+0.59EG+0.11EB2.色差信號(hào)色差信號(hào)定義定義:基色信號(hào)與亮度信號(hào)之差稱為色差信號(hào)?；盘?hào)與亮度信號(hào)之差稱為色差信號(hào)。 已知要發(fā)送的已知要發(fā)送的Y=0.3R+0.59G+0.11B,因此只要再發(fā)送兩個(gè)基色就可以了因此只要再發(fā)送兩個(gè)基色就可以了,但但因?yàn)榛邪辛炼瘸煞忠驗(yàn)榛邪辛炼瘸煞?為避免傳輸過(guò)程中的干擾為避免傳輸過(guò)程中的干擾,一般不選基色本身作為一般不選基色本身作為色度信號(hào)色度信號(hào),而選用色差信號(hào)而選用色差信

51、號(hào)R-Y與與B-Y。 R -Y=R-(0.3R+0.59G+0.11B)=0.7R - 0.59G - 0.11B B -Y=B-(0.3R+0.59G+0.11B)= -0.7R - 0.59G + 0.89B G -Y=-0.7R +0.41G - 0.89B 由由Y=0.3R + 0.59G + 0.11B可得可得: 0.3(R - Y)+0.59(G - Y)+0.11(B - Y)=0故可得故可得:YBYRYGYGYRYBYBYGYR59. 011. 059. 03 . 011. 059. 011. 03 . 03 . 011. 03 . 059. 0由以上各式可以看出:.G - Y

52、中包含的基色成分最少,因此其抗干擾性差,不易傳輸。.當(dāng)已知兩個(gè)色差信號(hào)求第三個(gè)時(shí),只有G - Y 中兩個(gè)系數(shù)小于1,便于用無(wú)源矩陣實(shí)現(xiàn),因此選用R-Y與B-Y作傳輸信號(hào)是合適的。 由上分析,在彩色圖像傳輸中,發(fā)送端送出的是三個(gè)信號(hào),即Y、R-Y、B-Y,在接收端,收到這三個(gè)信號(hào)后,再通過(guò)矩陣運(yùn)算,即可得到R、G、B, 基色矩陣的運(yùn)算如下: (R-Y)+Y=R (B-Y)+Y=B (G-Y)+Y=G最后將R、G、B信號(hào)送給顯像管的三個(gè)陰極,即可獲得彩色的重現(xiàn)。3.選用色差信號(hào)作傳輸信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)兼容性好 對(duì)黑白色，R=G=B= , 則R-Y=B-Y=G-Y=0便于實(shí)現(xiàn)亮度恒定原理 眼睛對(duì)亮度細(xì)節(jié)分辨

53、力高，對(duì)色度細(xì)節(jié)分辨力低，在觀察圖像噪波時(shí)，反映為對(duì)亮度噪波敏感而對(duì)色度噪波不敏感，因此希望亮度信號(hào)的傳送不受傳送色度信號(hào)和其它信號(hào)的影響。亮度恒定原理：重現(xiàn)圖像的亮度只由亮度信號(hào)本身決定，不受色差信號(hào)等其它傳輸信號(hào)變化的影響，這一原理稱為亮度恒定原理。 設(shè)發(fā)送端亮度信號(hào)：Y=0.3R0+0.59G0+0.11B0=Y0,接收端的亮度信號(hào)和色差信號(hào)為Yt、(R-Y)t、(B-Y)t。則重現(xiàn)彩色圖像的三基色為： Rd= (R-Y)t+ Yt Bd= (B-Y)t + Yt Gd=-0.3 (R-Y)t/0.59 0.11(B-Y)t /0.59+ Yt設(shè)電視系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，則所顯示的亮度正比于以

54、下信號(hào)： Yd=0.3 Rd+0.59 Gd+0.11Bd =0.3(R-Y)t+ Yt+ -0.3 (R-Y)t 0.11(B-Y)t + 0.59Yt +0.11 (B-Y)t + Yt = Yt有利于實(shí)現(xiàn)高頻混合設(shè)色差信號(hào)帶寬為1.3MHz,則恢復(fù)的三個(gè)基色信號(hào)為： R0-6 =(R-Y)0-1.3 + Y0-6 =R0-1.3 + Y1.3-6 B0-6 =(B-Y)0-1.3 + Y0-6 =B0-1.3 + Y1.3-6 G0-6 =(G-Y)0-1.3 + Y0-6=G0-1.3 + Y1.3-64.不同彩色時(shí)亮度信號(hào)與色差信號(hào)計(jì)算舉例5.轉(zhuǎn)換特性的非線性對(duì)實(shí)現(xiàn)恒定亮度原理的影響

55、。2.5.3 大面積著色原理與頻譜交錯(cuò)原理一、大面積著色原理1.亮度信號(hào)帶寬仍保持6MHz 由于亮度信號(hào)中的高頻成分代表圖像細(xì)節(jié),若將其頻帶壓縮,勢(shì)必使圖像中失去細(xì)節(jié)而降低了清晰度,故為保證足夠的清晰度,亮度信號(hào)的頻帶仍取6MHz。2.大面積著色原理 人眼分辨彩色差別的能力要比分辨亮度差別的能力低的多,彩色電視系統(tǒng)在傳送彩色信號(hào)時(shí),可以只傳送一個(gè)粗線條(大面積)的彩色圖像,并配以亮度細(xì)節(jié),這就稱為大面積著色原理。 從頻譜觀點(diǎn)看,亮度信號(hào)用較寬頻帶,色度信號(hào)用較窄頻帶,用亮度信號(hào)中的高頻分量代替基色信號(hào)中未被傳送的高頻分量,即: R0 - 6MHz = (R-Y)0-1.3MHz + Y0-6M

56、Hz = R0-1.3MHz+ Y1,3-6MHz G0-6MHz = (G-Y) 0-1.3MHz + Y0-6MHz = G0-1.3MHz+ Y1.3-6MHz B 0- 6MHz= (B-Y)0-1.3MHz + Y0-6MHz = B0-1.3MHz+ Y1,3-6MHz二、頻譜交錯(cuò).1.亮度信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu) 我們知道,亮度信號(hào)是反映了圖像像素明暗變化的電信號(hào),由于采用周期性掃描方法，亮度信號(hào)便具有了周期性的特點(diǎn),假設(shè)圖像為灰度豎條,則其波形如下圖(b). 如圖,圖像內(nèi)容在垂直方向上沒(méi)有變化,則形成的圖像信號(hào)將是以行頻重復(fù)的周期性信號(hào)(暫不考慮場(chǎng)消隱),它可用復(fù)數(shù)形式的Fourier級(jí)

57、數(shù)表示如下:Cn為復(fù)振幅,根據(jù)Cn 的?？傻玫秸穹l譜,而其幅角則表示相位頻譜,顯然所得頻譜將是以行頻為間隔的離散的線狀頻譜,各譜線間有較大空隙。 如果圖像內(nèi)容在垂直方向上也有變化,則按行頻掃描和場(chǎng)頻掃描所形成的圖像信號(hào),將具有二維Fourier級(jí)數(shù)形式,即: ntjnnHeCte nmtmnjnmVHeCte根據(jù)Cnm的模畫(huà)出的振幅頻譜將包含以行頻為間隔的頻譜線(主譜線)和分布于它們兩側(cè)的以場(chǎng)頻為間隔的頻譜線(副頻譜線),即各頻譜成分的頻率為整倍行頻加減整數(shù)倍的場(chǎng)頻。在隔行掃描的情況下,若考慮到兩場(chǎng)信號(hào)有所差異,則嚴(yán)格講,圖像信號(hào)的重復(fù)頻率為幀頻,離散譜線將以幀頻為間隔. 對(duì)于一般的靜止圖像

58、,其信號(hào)規(guī)律比上述簡(jiǎn)單圖案的圖像信號(hào)復(fù)雜,但由于存在相關(guān)性,相鄰行信號(hào)的波形仍幾乎相同,因此仍具有上述頻譜結(jié)構(gòu)。通常,當(dāng)圖像內(nèi)容在垂直方向變化緩慢的情況下,副頻譜線將很快衰減,這樣粗略地看,就構(gòu)成以行頻為間隔的一簇簇譜線群。它具有以下特點(diǎn): .亮度信號(hào)頻譜是離散頻譜,它的能量絕大部分集中在行頻及其諧波附近,成束分布。 .相鄰行頻諧波之間有很大一段為能量極少的空白區(qū)。 .信號(hào)能量隨行頻諧波次數(shù)的提高而減少。2.頻譜交錯(cuò). 在彩色電視中,不能簡(jiǎn)單的將亮度信號(hào)與色差信號(hào)直接混合,這是因?yàn)樯钚盘?hào)與亮度信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相似,具有相同的周期性,能量也集中在行頻及其諧波附近,只是帶寬窄些(1.3M),簡(jiǎn)單的

59、合在一起,則會(huì)造成兩種頻譜互相重疊而無(wú)法分開(kāi),并且相互干擾。 為了將色差信號(hào)有效的安插到亮度信號(hào)的空隙中去,可用調(diào)幅的方法來(lái)搬移色差信號(hào)的頻譜,以使色差信號(hào)的頻譜放到亮度信號(hào)的頻譜高端進(jìn)行交錯(cuò). 采取調(diào)幅時(shí),適當(dāng)選取一個(gè)頻率fs作為副載波,色差信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)對(duì)fs進(jìn)行調(diào)幅,值得注意的是fs和發(fā)射載波不一樣, fs只是為了搬移色差信號(hào)的頻譜而設(shè)置,色差信號(hào)對(duì)副載波調(diào)幅后仍為視頻信號(hào),它和亮度信號(hào)交錯(cuò)在一起,還要再調(diào)幅一次(殘留邊帶制)才能從發(fā)射天線發(fā)射出去. 特點(diǎn)：宏觀重疊,微觀交錯(cuò)。見(jiàn)下圖. 3.正交平衡調(diào)幅波. 為達(dá)到在6M帶寬內(nèi)傳送彩色電視信號(hào),采用了頻譜交錯(cuò)原理,它應(yīng)滿足:.色度信號(hào)對(duì)

60、亮度信號(hào)的干擾最小。.色度信號(hào)的已調(diào)波中無(wú)用信號(hào)成份小,彩色信雜比高。.兩個(gè)色差信號(hào)互相串?dāng)_小,且易于分離,為此采用正交平衡調(diào)幅的調(diào)制方式。(1).平衡調(diào)幅波 設(shè)有調(diào)制信號(hào)為u=Um cos m t ，載波為us=Us coss t 則調(diào)幅波可寫(xiě)成: uAM=US(1+ M cos m t ) coss t式中M=Um/Us 為調(diào)幅系數(shù),M1. 將上式展開(kāi): uAM=US coss t +(USM/2)cos(s +m)t + (USM/2)cos(s -m)t 式中第一項(xiàng)幅度最大式中第一項(xiàng)幅度最大,后兩項(xiàng)的幅度皆小于前者一半。同時(shí)上式后兩項(xiàng)的幅度皆小于前者一半。同時(shí)上式中只有上下邊頻攜帶信息