第2章 電視圖像傳送原理

第2章電視圖像的傳送原理2.1電視傳像原理2.2電視圖像基本參數(shù)2.3黑白全電視信號的組成思考題和習(xí)題2.1電視傳像原理電視廣播用無線電波傳送活動圖像和伴音。傳送伴音要把隨時間變化的聲能變成電信號傳送出去，接收機(jī)再把電信號轉(zhuǎn)換為聲音。傳送活動圖像要在發(fā)送端把亮度信息從空間、時間的多維函數(shù)變成時間的單變量函數(shù)電信號。人眼的分辨力是有限的，當(dāng)人眼看圖像上兩個點構(gòu)成的視角小于1′時，眼睛已不能將這兩點區(qū)分開來。根據(jù)這一視覺特性，我們可以將一幅空間上連續(xù)的黑白圖像分解成許多小單元，這些小單元面積相等、分布均勻，明暗程度不同。大量的單元組成了電視圖像，這些單元稱為像素。報紙上的照片就是這樣構(gòu)成的，在近距離仔細(xì)觀察時，畫面由許多小黑點組成；當(dāng)離開一定距離觀看時，看到的是一幅完整的照片。單位面積上的像素數(shù)越多，圖像越清晰。一幅高質(zhì)量的圖像有幾十萬個像素。要用幾十萬個傳輸通道來同時傳送圖像信號是不可能的。由于人眼的視覺惰性，可以把圖像上各像素的亮度信號按從左到右、從上到下的順序一個一個地傳送。電視接收機(jī)按發(fā)送端的順序依次將電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)亮度的像素，只要在視覺暫留的0.1s時間里完成一幅圖像所有像素的電光轉(zhuǎn)換，那么人眼感覺到的將是一幅完整的圖像。利用視覺惰性，我們同樣可以把連續(xù)動作分解為一連串稍有差異的靜止圖像。電影就是每秒放映24幅稍有差異的靜止畫面來得到活動圖像的，電視則是采用每秒傳送25幅稍有差異的電視畫面來得到連續(xù)動作的效果的。利用人眼的視覺惰性和有限分辨力，活動圖像可分解為一連串的靜止圖像，靜止圖像又可分解為像素，只要在時間里，發(fā)送端依次對一幅圖像所有像素的亮度信息進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，接收端再依次重現(xiàn)相應(yīng)亮度的像素，就可以完成活動圖像的傳輸。這種將圖像分解成像素后順序傳送的方法叫做順序傳送原理。2.1.1逐行掃描在電視發(fā)送端用攝像器件實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，在接收端用顯像管實現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換。涂在玻璃屏上的熒光粉在電子束的轟擊下會發(fā)光。熒光屏的發(fā)光強(qiáng)弱取決于轟擊電子的數(shù)量與速度，只要用代表圖像的電信號去控制電子束的強(qiáng)弱，再按規(guī)定的順序掃描熒光屏，便能完成由電到光的轉(zhuǎn)換，重現(xiàn)電視圖像。顯像管中的電子束掃描是通過水平偏轉(zhuǎn)線圈和垂直偏轉(zhuǎn)線圈來實現(xiàn)的。在水平偏轉(zhuǎn)線圈所產(chǎn)生的垂直磁場作用下，電子束沿著水平方向掃描，叫做行掃描。同時在垂直偏轉(zhuǎn)線圈所產(chǎn)生的水平磁場作用下，電子束沿垂直方向掃描，叫做場掃描。假定在水平偏轉(zhuǎn)線圈里通過如圖2-1(a)所示的鋸齒形電流，t1～t2期間電流線性增長時，電子束在垂直偏轉(zhuǎn)磁場的作用下從左向右作勻速掃描叫做行掃描正程，t2時刻正程結(jié)束時，電子束掃到屏幕的最右邊。t2～t3期間偏轉(zhuǎn)電流快速線性減小，電子束從右向左迅速掃描，叫做行掃描逆程，t3時刻逆程結(jié)束時，電子束又回掃到屏幕的最左邊。電子束在水平方向往返一次所需的時間稱為行掃描周期TH。行掃描周期TH等于行正程時間THF和行逆程時間THR之和。行掃描周期的倒數(shù)就是行掃描頻率fH。假定在垂直偏轉(zhuǎn)線圈里通過如圖2-1(b)所示的鋸齒形電流，電子束在水平偏轉(zhuǎn)磁場的作用下將產(chǎn)生自上而下，再自下而上的掃描，這樣便形成幀掃描正程和逆程。幀掃描的周期TZ等于幀正程時間TZF和幀逆程時間TZR之和。幀掃描周期的倒數(shù)就是幀掃描頻率fZ。幀掃描頻率fZ遠(yuǎn)低于行掃描頻率fH。如果把行偏轉(zhuǎn)電流iH和幀偏轉(zhuǎn)電流iZ同時分別加到水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈里，那么，在水平偏轉(zhuǎn)磁場和垂直偏轉(zhuǎn)磁場共同作用下，電子束同時沿水平方向和垂直方向掃描，在屏幕上就顯示出如圖2-1（c）所示的光柵。由于行掃描時間比幀掃描時間短得多，整個屏幕高度有600多條掃描線，因此電視機(jī)的掃描線看起來是水平直線。這種掃描方式從圖像上端開始，從左到右、從上到下以均勻速度依照順序一行緊跟一行地掃完全幀畫面，稱為逐行掃描。圖2-1逐行掃描電流和光柵(a)行掃描電流；(b)幀掃描電流；(c)掃描光柵逆程掃描線會降低圖像質(zhì)量，故在行、幀逆程期間用消隱脈沖截止掃描電子束，使逆程掃描線消失。為了提高效率，正程掃描時間應(yīng)占整個掃描周期的大部分，電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了行逆程系數(shù)α和幀逆程系數(shù)β：在逐行掃描中，所有幀的光柵都應(yīng)相互重合，這就要求幀掃描周期TZ是行掃描周期TH的整數(shù)倍，也就是說每幀的掃描行數(shù)Z為整數(shù)，TZ=ZTH，fH=ZfZ。2.1.2隔行掃描為了保證電視圖像有足夠的清晰度，掃描行數(shù)需在600左右；為了保證不產(chǎn)生閃爍感覺，幀掃描頻率應(yīng)在48Hz以上，這樣圖像信號的頻帶就會很寬，使設(shè)備復(fù)雜化。隔行掃描在不增加帶寬的前提下，保證有足夠的清晰度又避免了閃爍現(xiàn)象。

隔行掃描就是把一幀圖像分成兩場來掃：第一場掃描1、3、5、…奇數(shù)行，稱為奇數(shù)場；第二場掃描2、4、6、…偶數(shù)行，稱為偶數(shù)場。每幀圖像經(jīng)過兩場掃描，所有像素全部掃完。偶數(shù)場掃描線正好嵌在奇數(shù)場掃描線的中間，如圖2-2（c）所示。我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每秒傳送25幀，每幀圖像為625行，每場掃描312.5行，每秒掃描50場。場頻為50Hz，不會有閃爍現(xiàn)象，一幀由兩場復(fù)合而成，每幀畫面仍為625行，圖像清晰度沒有降低，而頻帶卻壓縮了一半。圖2-2（a）是行掃描電流波形，圖2-2（b）是場掃描電流波形。為了簡化，圖中未畫出行、場掃描的逆程時間。一幀光柵由9行組成，圖2-2（c）中奇數(shù)場光柵用實線表示，偶數(shù)場光柵用虛線表示。奇數(shù)場結(jié)束時正好掃完第5行的前半行，偶數(shù)場一開始掃第5行的后半行，偶數(shù)場第一整行(第6行)起始時垂直方向正好掃過半行，插在第1行和第2行的中間，形成隔行掃描。由此可見，隔行掃描要將偶數(shù)場光柵嵌在奇數(shù)場光柵中間，每幀的掃描行數(shù)必須是奇數(shù)。圖2-2隔行掃描電流和光柵(a)行掃描電流；(b)場掃描電流；(c)掃描光柵隔行掃描存在下列缺點：(1)行間閃爍效應(yīng)從電視圖像整體來看，隔行掃描后圖像場頻保持在50Hz，高于臨界閃爍頻率，觀看時不會感覺到閃爍。但當(dāng)圖像中有一行亮線時，每秒只出現(xiàn)25次，低于臨界閃爍頻率，就會感到閃爍，這叫行間閃爍。(2)并行現(xiàn)象并行現(xiàn)象有真實并行和視在并行。在隔行掃描中，要求行、場掃描頻率保持一定的關(guān)系，否則兩場光柵不能均勻相嵌。不均勻的極端是奇、偶兩場光柵重合，稱為真實并行，這時圖像清晰度會降低一半。當(dāng)圖像上有一物體垂直方向運動速度恰好是一場時間下移一行的距離時，該物體后一場圖像與前一場相同，當(dāng)觀察者的視線隨運動物體移動時，看起來是兩行并成了一行，圖像清晰度下降，這被稱為視在并行。(3)垂直邊沿鋸齒化現(xiàn)象當(dāng)圖像上有物體水平方向運動速度足夠大時，因隔行分場傳送，相鄰兩行在時間上相差，結(jié)果運動物體圖像垂直邊緣出現(xiàn)鋸齒。鋸齒深度就是物體在一場時間內(nèi)水平方向移動的距離。2.1.3CCD攝像機(jī)的光電轉(zhuǎn)換20世紀(jì)80年代，由電荷耦合器件(CCD，ChargeCoupledDevices)制成的固體攝像機(jī)已經(jīng)面世。由于其壽命長、耐震動、工作電壓低、體積小、重量輕，而且均勻性好，幾乎沒有幾何失真，使得CCD固體攝像機(jī)完全代替了真空攝像管攝像機(jī)。1.勢阱圖2-3所示的是由P型半導(dǎo)體、二氧化硅絕緣層和金屬電極組成的MOS結(jié)構(gòu)。在電極上未加電壓之前如圖2-3（a）所示，P型半導(dǎo)體中的空穴均勻分布；當(dāng)柵極G上加正電壓UG時，柵極下面的空穴受到排斥，從而形成一個耗盡層(見圖2-3(b))，當(dāng)UG數(shù)值高于某一臨界值Uth時，在半導(dǎo)體內(nèi)靠近絕緣層的界面處，將有自由電子出現(xiàn)，形成—層很薄的反型層，反型層中電子密度很高，通常稱為溝道，如圖2-3(c)所示。這種MOS電極結(jié)構(gòu)與MOS場效應(yīng)管的不同之處是沒有源極和漏極，因此即使柵極電壓脈沖式突變到高于臨界值Uth，反型層也不能立即形成，這時，耗盡層將進(jìn)一步向半導(dǎo)體深處延伸。圖2-3MOS結(jié)構(gòu)與勢阱(a)UG=0；(b)UG<Uth;(c)UG>Uth

耗盡層的深度可想象成勢阱的概念。當(dāng)注入電子形成反型層時，加在耗盡層上的電壓會下降(把耗盡層想象成一個容器(阱))，這種下降可看成向阱內(nèi)倒入液體，勢阱中的電子不能裝到邊沿。圖2-4四相CCD電荷的轉(zhuǎn)移2.電荷的轉(zhuǎn)移(耦合)圖2-4表示了一個四相CCD中電荷的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。在圖2-4（a）中，Φ1是2V，Φ2～Φ4是10V,所以Φ2～Φ4下面的勢阱很深，電荷存在里面。在圖2-4(b)中，Φ2由10V變?yōu)?V，Φ2下面的勢阱變淺，所有的電荷轉(zhuǎn)移到Φ3、Φ4下面的勢阱中，結(jié)果如圖2-4(c)所示。在圖2-4(d)中，Φ1由2V變?yōu)?0V，原來在Φ3、Φ4下面的勢阱中的電荷向右轉(zhuǎn)移分布到Φ3、Φ4、Φ1下面的勢阱中，結(jié)果如圖2-4(e)所示，這個過程使得Φ2～Φ4下面的勢阱中的電荷轉(zhuǎn)移到了Φ3、Φ4、Φ1下面的勢阱中。圖2-5是三個電荷包在四相時鐘Φ1～Φ4的驅(qū)動下向前轉(zhuǎn)移的示意圖。圖2-5三個電荷包在時鐘Φ1~Φ4的驅(qū)動下向前轉(zhuǎn)移圖2-5上部是四相時鐘Φ1～Φ4的波形。圖2-5下部左邊一列是電極，所有標(biāo)志為Φ1的電極應(yīng)全部連在一起接到Φ1波形的驅(qū)動線上；標(biāo)志為Φ2的電極應(yīng)全部連在一起接到Φ2波形的驅(qū)動線上；所有標(biāo)志為Φ3的電極應(yīng)全部連在一起接到Φ3波形的驅(qū)動線上；所有標(biāo)志為Φ4的電極應(yīng)全部連在一起接到Φ4波形的驅(qū)動線上。t1時刻三個電荷包的位置如其下面標(biāo)號為1、2、3的矩形所示，由四相時鐘驅(qū)動，逐步向下移動;t2～t14各個時刻的電荷包位置如其下面標(biāo)號為1、2、3的矩形所示。在t9時刻電荷包1轉(zhuǎn)移到原來電荷包2的位置，電荷包2轉(zhuǎn)移到原來電荷包3的位置，……。CCD中的電荷就這樣在四相時鐘的驅(qū)動下向前轉(zhuǎn)移。3.面陣CCD的三種基本型式CCD作為攝像機(jī)中的光電傳感器，必須能接受一幅完整的光像，每個像素對應(yīng)一個CCD光敏單元，所以CCD必須排列成二維陣列的形式，稱為面陣CCD。每列都是一個如前所述的線陣CCD移位寄存器，而列之間有由擴(kuò)散形成的阻擋信號電荷的勢壘，這個勢壘叫做溝阻，溝阻可以防止電荷從與轉(zhuǎn)移方向相垂直的方向流走。面陣CCD有下面三種基本型式。1)FT型(FrameTransfer，幀轉(zhuǎn)移型)幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD如圖2-6(a)所示，攝像器件分為光敏成像區(qū)和存儲區(qū)兩部分，場正程期間在光敏成像區(qū)每個單元積累信號電荷,在場消隱期間由垂直CCD移位寄存器把信號電荷全部高速傳送到存儲區(qū)，存儲區(qū)的信號在每一行消隱期間向前推進(jìn)一行，在行正程期間由水平CCD移位寄存器逐像素讀出。幀轉(zhuǎn)移型CCD在幀轉(zhuǎn)移期間，全部電荷在成像區(qū)移動，一列中的每一個像素都被這列中后面的其他像素的光線照射過，因此景物中的亮點就會在圖像上產(chǎn)生一條垂直亮帶，這個現(xiàn)象稱為拖尾。2)IT型(InterlineTransfer，行間轉(zhuǎn)移型)行間轉(zhuǎn)移型面陣CCD如圖2-6(b)所示，攝像器件的光敏成像部分和存儲部分以垂直列相間的形式組合，場正程期間在成像列積累信號電荷，場消隱期間一次轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的存儲列上。存儲列的信號在每一行消隱期間沿垂直方向下移一個單元，在行正程期間由水平CCD移位寄存器逐像素讀出信號。行間轉(zhuǎn)移型CCD中，電荷包在存儲列中每移動一行距離，經(jīng)過一場才能將全部電荷移出，雖然存儲列采用光屏蔽，但斜射光和多次反射光仍會形成假信號而產(chǎn)生拖尾。3)FIT型(幀行間轉(zhuǎn)移型)幀行間轉(zhuǎn)移型面陣CCD如圖2-6(c)所示，成像區(qū)與行間轉(zhuǎn)移型CCD相似，成像區(qū)與存儲區(qū)的關(guān)系與幀轉(zhuǎn)移型CCD相似。幀行間轉(zhuǎn)移型CCD中電荷包從成像區(qū)向存儲區(qū)轉(zhuǎn)移是在場消隱期間進(jìn)行的，而且在光屏蔽和存儲列中進(jìn)行，拖尾基本上不存在。圖2-6面陣CCD的三種基本型式(a)幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD；(b)行間轉(zhuǎn)移型面陣CCD；(c)幀行間轉(zhuǎn)移型面陣CCD與顯像管中的隔行掃描類似，面陣CCD的光生電荷是隔行讀出的，但因為沿用真空攝像管的術(shù)語，常把隔行讀出也說成隔行掃描。隔行讀出有幀積累方式和場積累方式兩種。幀積累方式(FrameIntegrationMode)的結(jié)構(gòu)如圖2-7所示，存儲在奇數(shù)行各像素中的光生電荷在奇數(shù)場讀出，存儲在偶數(shù)行各像素中的光生電荷在偶數(shù)場讀出，每個像素的光生電荷積累時間是一幀時間，即1／25s。因為幀積累方式的光生電荷積累時間比較長，上一場的光生電荷保留在光敏成像區(qū)，出現(xiàn)在下一場中，所以有一場時間的延遲，這種延遲會引起動態(tài)分辨率的下降。圖2-7幀積累方式電荷轉(zhuǎn)移(a)奇數(shù)場；(b)偶數(shù)場場積累方式的結(jié)構(gòu)如圖2-8(a)、(b)所示，兩個相鄰行的電荷加起來同時轉(zhuǎn)移到垂直CCD移位寄存器。隔行讀出是由相加電荷的組合方式的不同來實現(xiàn)的。圖2-8(a)的組合方式是奇數(shù)場，圖2-8(b)的組合方式是偶數(shù)場。每個像素的光生電荷積累時間是一場時間，即1／50s。圖2-8場積累方式電荷轉(zhuǎn)移(a)奇數(shù)場；(b)偶數(shù)場場積累方式有如下特點：(1)沒有一場時間的延遲；(2)圖像垂直邊緣的閃爍減少；(3)寬的動態(tài)范圍和抗彌散性好；(4)垂直方向分辨率略有降低。2.2電視圖像基本參數(shù)2.2.1圖像寬高比圖像寬高比也稱幅型比。根據(jù)人眼的視覺特性，視覺最清楚的范圍是垂直視角為15°，水平視角為20°的一個矩形視野，因而電視接收機(jī)的屏幕通常為矩形，矩形畫面的寬高比為4∶3。矩形屏幕的大小用對角線長度表示，并習(xí)慣用英寸作單位，一般家用電視機(jī)的35cm（14英寸）、46cm（18英寸）、51cm（20英寸）、74cm（29英寸）等都是指屏幕對角線長度。觀看電視的最佳距離分別為2m、2.5m、3m、4m，眼睛應(yīng)與熒光屏中心處在同一水平線。為增強(qiáng)臨場感與真實感，還可加大幅型比，例如，高清晰度電視或大屏幕高質(zhì)量電視要求水平視角加大，觀看距離約為屏高的三倍，幅型比定為16∶9。2.2.2場頻選擇場掃描頻率主要應(yīng)考慮不能出現(xiàn)光柵閃爍。人眼的臨界閃爍頻率與屏幕亮度、圖像內(nèi)容、觀看條件以及熒光粉的余輝時間等因素有關(guān)，為了不引起人眼的閃爍感覺，場頻應(yīng)高于48Hz。隨著屏幕亮度的提高，屏幕尺寸的加大，觀看距離的變近，場頻應(yīng)相應(yīng)提高。場頻的選擇還要考慮交流電源對電視圖像的影響。電視接收機(jī)電源濾波不良或因雜散電源磁場的影響，交流電源干擾混入視頻信號中，都會使圖像產(chǎn)生一種垂直方向的明暗變化，或呈現(xiàn)為一二條水平暗條。當(dāng)電源頻率與場頻相同并與電源同步時，這些干擾在圖像上是固定不動的，只要不太大，眼睛是感覺不出來的；當(dāng)電源頻率與場頻不同時，干擾圖形將是移動的，以兩個頻率的差頻向上或向下滾動，俗稱“滾道”。交流電源干擾若加在行鋸齒波上，會造成光柵扭曲。當(dāng)場頻與電源頻率不同時，光柵不但扭曲而且擺動。因此在制定電視標(biāo)準(zhǔn)時都規(guī)定場頻與本國的電網(wǎng)頻率相同。在我國電視標(biāo)準(zhǔn)中，場頻選為50Hz。隨著新型熒光粉的出現(xiàn)，電視屏幕亮度不斷提高，一些高亮度的畫面常會引起閃爍感覺，而現(xiàn)代接收機(jī)生產(chǎn)工藝水平已能消除電源干擾，所以將來會采用比50Hz更高的場頻。2.2.3行數(shù)在1.2.3節(jié)中得到分辨力公式式中，L表示眼睛與圖像之間的距離，d表示能分辨的兩點間最小距離，對于正常視力的人，在中等亮度情況下觀看靜止圖像時，θ為1～1.5′。設(shè)Z為每幀掃描行數(shù)，h為屏幕高度，則有，代入式（1-2）得。取標(biāo)準(zhǔn)視距L為屏幕高度h的4～6倍，并取θ為1′時，則可算得應(yīng)該取的掃描行數(shù)在860～570行之間。目前世界上采用的標(biāo)準(zhǔn)掃描行數(shù)有625行和525行，我國采用625行。在20世紀(jì)50年代，電視機(jī)以12英寸和14英寸為主,所以行數(shù)選擇了625行。隨著大屏幕電視的發(fā)展，625行的標(biāo)準(zhǔn)明顯偏低，在高清晰度電視中，為了獲得臨場感和真實感，掃描行數(shù)已增加到1200行以上。場頻已經(jīng)確定為fV=50Hz，由于采用隔行掃描，則幀頻fZ=25Hz，也就是說，一幀掃描時間TZ=40ms。當(dāng)掃描行數(shù)選定為Z=625后，行掃描時間TH=TZ/Z=40ms/625=64μs，行頻fH=fZ×Z=25Hz×625=15625Hz。2.3黑白全電視信號的組成2.3.1圖像信號CCD傳感器的每個像素的輸出波形只在一部分時間內(nèi)是圖像信號，其余時間內(nèi)是復(fù)位電平和干擾。為了取出圖像信號并消除干擾，就要采用取樣保持電路。每個像素信號被取樣后，用一電容把信號保持下來，直到取樣下一個像素信號。圖2-9是相關(guān)雙取樣電路（CDS，CorrelatedDoubleSampling），圖中SHP是復(fù)位電平取樣脈沖，它對復(fù)位電平進(jìn)行取樣，用來消除直流成分。SHD是信號取樣脈沖，它對取樣后的復(fù)位電平和信號同時取樣。由于取樣后的兩個信號中有相同的干擾波形，因此將有相同干擾波形的兩個信號送到差分放大器中相減，就可得到不帶干擾的輸出信號。在CCD傳感器的輸出信號中含有多種熱雜波，這些雜波在差分放大器輸入的兩路信號中基本相同，經(jīng)過差分放大器后，熱雜波將被抑制。圖2-9相關(guān)雙取樣電路經(jīng)相關(guān)雙取樣后得到的圖像信號反映了實際景物的亮度。因為圖像內(nèi)容是隨機(jī)的，相應(yīng)的電壓波形也是隨機(jī)的，所以攝取一幅從白到黑10個灰度等級豎條的圖像，每行產(chǎn)生的圖像信號電壓波形就是10階梯從低到高的。純白對應(yīng)的電平最低，全黑對應(yīng)的電平最高。這種信號電平與圖像亮度成反比的圖像信號稱為負(fù)極性圖像信號。反之，信號電平與圖像亮度成正比的圖像信號稱為正極性圖像信號。2.3.2消隱信號和同步信號顯像管電子束在行、場掃描正程期間重現(xiàn)圖像信號，在行、場掃描逆程期間形成回掃線。因為攝像機(jī)在行、場掃描逆程發(fā)出消隱信號令電視接收機(jī)顯像管電子束截止，所以消除了顯像管在行、場掃描逆程期間產(chǎn)生的回掃線。消隱信號分為行消隱信號和場消隱信號。行消隱信號的寬度為12μs，場消隱信號的寬度為25TH+12μs。因為采用隔行掃描，奇數(shù)場的場消隱起點與前面的一個行消隱差半行，偶數(shù)場的場消隱起點與前面的一個行消隱相差一行,如圖2-10所示。行消隱信號和場消隱信號合在一起稱為復(fù)合消隱信號。圖2-10復(fù)合消隱信號(a)奇數(shù)場；(b)偶數(shù)場電視接收機(jī)顯像管要正確地重現(xiàn)攝像機(jī)攝取的圖像，接收機(jī)與攝像機(jī)的掃描必須同步，即掃描的頻率和相位完全相同。攝像機(jī)每讀出一行圖像信號后，送出一個行同步信號，接收機(jī)則利用這個行同步信號去控制本機(jī)的行掃描逆程起點。行同步脈沖的前沿表示上一行的結(jié)束，下一行的開始。行同步信號的脈沖寬度為4.7μs，行同步脈沖前沿滯后行消隱脈沖前沿1.5μs，如圖2-11（a）所示。攝像機(jī)每讀完一場圖像信號后，送出一個場同步信號，接收機(jī)就利用該場同步信號去控制本機(jī)的場掃描逆程起點。場同步脈沖的前沿表示上一場的結(jié)束，下一場的開始。場同步信號的脈沖寬度為2.5TH，行、場同步信號合在一起稱為復(fù)合同步信號。復(fù)合同步信號的波形如圖2-11（b）所示，奇數(shù)場的最后一個行同步脈沖的前沿與場同步脈沖的前沿相距TH／2，而偶數(shù)場最后一個行同步脈沖的前沿與場同步的前沿間距為TH，所以行同步脈沖的位置在奇數(shù)場和偶數(shù)場中有半行之差，這樣保證了隔行掃描的要求。圖2-11行同步信號和復(fù)合同步信號(a)行同步信號；(b)復(fù)合同步信號如果接收機(jī)的場頻稍高或稍低于場同步信號，就會使重現(xiàn)圖像向下或向上移動，移動速度取決于接收機(jī)與場同步信號場頻之差。當(dāng)接收機(jī)的場頻為25Hz,即電視信號標(biāo)準(zhǔn)場頻的一半時，屏幕上出現(xiàn)上、下兩個相同的圖像而屏幕中部則是一條水平黑帶，是占25行的場消隱信號。如果接收機(jī)的行頻稍高于行同步信號，屏幕上會出現(xiàn)一條條向右下方傾斜的黑白相間的條紋；如果接收機(jī)的行頻稍低于行同步信號，屏幕上會出現(xiàn)一條條向左下方傾斜的黑白相間的條紋。2.3.3開槽脈沖和均衡脈沖在場同步信號期間行同步信號中斷，容易造成行不同步。為了保持行同步信號的連續(xù)性，保證場同步期間行掃描的穩(wěn)定，在場同步信號內(nèi)開了五個小凹槽，形成了五個齒脈沖。利用凹槽的后沿作為行同步信號的前沿。凹槽叫做開槽脈沖，其寬度為4.7μs，其間隔等于TH／2。齒脈沖寬度為27.3μs，如圖2-13所示。行、場同步脈沖合在一起成為復(fù)合同步信號，如圖2-11（b）所示。由于行、場同步脈沖的寬度相差很大，因此可以用微分電路得到行周期的正負(fù)尖脈沖，用正尖脈沖去同步行掃描發(fā)生器?？梢杂梅e分電路抑制行同步信號而取出場同步信號去控制場掃描發(fā)生器，實現(xiàn)接收機(jī)行、場掃描的同步。圖2-12未加均衡時奇數(shù)、偶數(shù)場的積分波形如圖2-12所示,由于奇數(shù)場和偶數(shù)場的場同步信號的前沿和前面一個行同步信號的間距分別為TH和TH／2，因此通過積分電路后，奇數(shù)場、偶數(shù)場同步信號的積分波形不一樣，若用此波形的某一電平去同步場掃描電路，則兩場的同步會出現(xiàn)時間誤差Δt。偶數(shù)場在t1時同步而奇數(shù)場在t2時同步，影響了接收機(jī)隔行掃描的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致掃描光柵的并行和垂直分辨力的降低。為了消除奇數(shù)偶數(shù)兩場的時間誤差，在場同步信號前后若干行內(nèi)將行同步脈沖的頻率提高一倍。為了使頻率提高后的行同步脈沖的平均電平不變，將這些脈沖的寬度減少為原來的一半，在場同步信號的前后各有五個脈沖分別稱為前均衡脈沖和后均衡脈沖。場同步內(nèi)的開槽脈沖頻率提高一倍是由于同樣的原因，這樣，在奇數(shù)場和偶數(shù)場的場同步期間，以及前后若干行的同步脈沖波形會完全相同，結(jié)果奇數(shù)場和偶數(shù)場的積分波形也完全相同。圖2-13黑白全電視信號(a)奇數(shù)場信號；(b)偶數(shù)場信號圖2-13黑白全電視信號(a)奇數(shù)場信號；(b)偶數(shù)場信號2.3.4全電視信號黑白全電視信號由圖像信號、消隱信號和同步信號疊加而成，如圖2-13所示。同步脈沖疊加在消隱脈沖之上，消隱脈沖的作用是關(guān)閉電子束,消除回掃線。消隱電平相當(dāng)于圖像信號的黑色電平，同步脈沖電平比消隱電平還高，不會在接收機(jī)屏幕上顯示出來。利用同步脈沖的高電平，可以把同步脈沖切割出來，去控制掃描振蕩器。同步脈沖的前沿是掃描逆程開始的時間，消隱脈沖的前沿比同步脈沖提前一點可以確保逆程被完全消隱掉。全電視信號的幅度比例按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是同步信號電平為100%，黑電平與消隱電平為75%，白電平為10%～12.5%，圖像信號介于白電平和黑電平之間，統(tǒng)稱為灰色電平。思考題和習(xí)題1.填空題

(1)在水平偏轉(zhuǎn)線圈所產(chǎn)生的_____磁場作用下，電子束沿著____方向掃描，叫做行掃描。(2)在垂直偏轉(zhuǎn)線圈所產(chǎn)生的_____磁場作用下，電子束作_____方向掃描，叫做場掃描。(3)電子束在水平方向往返一次所需的時間為行掃描周期(TH)。行掃描周期TH等于_____和_____之和。(4)行掃描周期的倒數(shù)是_____。(5)幀掃描頻率fZ遠(yuǎn)_____于行掃描頻率fH。(6)電子束從圖像上端開始，從左到右、從上到下以均勻速度依照順序一行緊跟一行地掃完全幀畫面，稱為_____掃描。(7)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了行逆程系數(shù)α=_____，幀逆程系數(shù)β=______。(8)在逐行掃描中，每幀的掃描行數(shù)Z為_____。(9)我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每秒傳送_____幀，每幀圖像為_____行，每場掃描_____行，每秒掃描_____場。(10)隔行掃描要求每幀的掃描行數(shù)必須是_____。(11)隔行掃描存在_____效應(yīng)、_____現(xiàn)象和_____現(xiàn)象等缺點。(12)CCD固體攝像機(jī)中CCD的含義是_____。(13)面陣CCD有_____、_____和_____三種基本型式。(14)行消隱信號的寬度為_____，場消隱信號的寬度為_____。

(15)行同步信號的脈沖寬度為_____，行同步脈沖前沿滯后行消隱脈沖前沿_____。(16)場同步信號的脈沖寬度為_____TH。(17)如果接收機(jī)的場頻稍高于場同步信號會使重現(xiàn)圖像_____移動。(18)如果接收機(jī)的行頻稍高于行同步信號，屏幕上會出現(xiàn)一條條向_____方傾斜的黑白相間的條紋。(19)開槽脈沖凹槽寬度為_____μs，其間隔等于_____，齒脈沖寬度為_____μs。(20)全電視信號的幅度比例按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是同步信號電平為100%，黑電平與消隱電平為_____，白電平為_____。

2.選擇題

(1)我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，行掃描頻率fH是（）。①625Hz

②15625Hz

③312.5Hz

④50Hz(2)在行、場掃描逆程令電視接收機(jī)顯像管電子束截止的是（）。①同步脈沖

②消隱脈沖

③開槽脈沖

④均衡脈沖(3)保證場同步期間行掃描穩(wěn)定的是（）。①同步脈沖

②消隱脈沖

③開槽脈沖

④均衡脈沖(4)一般家用電視機(jī)幅型比定為（）。①16∶9

②5∶4

③4∶3

④5∶3(5)高清晰度電視或大屏幕高質(zhì)量電視要求幅型比定為（）。①16∶9

②5∶4