彩電原理第一章

彩電原理第一章第一頁，共一百零五頁，2022年，8月28日3、電視的分類

(1)按電視信號的傳輸媒體不同分為：開路電視與閉路電視

(2)按傳送的電視信號的性質(zhì)不同分為：模擬電視與數(shù)字電視

(3)按電視屏幕顯示圖像顏色不同分為：黑白電視與彩色電視

(4)按電視屏幕尺寸大小不同分為：14吋、18吋、25吋、29吋等

(5)按電視的使用功能不同分為：廣播電視和應(yīng)用電視第二頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

電視廣播有開路（無線）與閉路（有線）之分。開路系統(tǒng)即無線電視廣播系統(tǒng)，其原理框圖如圖1-2所示。

在發(fā)端由光電轉(zhuǎn)換設(shè)備(攝像機)將圖像光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?稱為視頻信號)，再經(jīng)過一系列加工處理，然后調(diào)制到圖像載頻上而形成高頻射頻圖像信號。第一章電視基礎(chǔ)知識第三頁，共一百零五頁，2022年，8月28日同時，將伴音信號調(diào)制到伴音載頻上形成高頻射頻伴音信號，與高頻圖像信號共用一副天線發(fā)射出去。在接收端，電視接收天線將高頻圖像及伴音信號一起接收下來，并還原出圖像信號和伴音信號。利用圖像信號由顯象管重現(xiàn)原圖像，而伴音信號則經(jīng)揚聲器恢復(fù)出伴音。第四頁，共一百零五頁，2022年，8月28日1．1電子掃描

1．1．1像素的概念1．像素組成圖像畫面的細(xì)小單元稱為像素。像素越小，單位面積上的像素數(shù)目就越多，由其構(gòu)成的圖像就越清晰。

組成黑白畫面的每個像素，不但有各自確定的幾何位置，而且它們各自還呈現(xiàn)著不同的亮度；又由于電視系統(tǒng)傳送的是活動圖像，因而每個在確定位置上的像素其亮度又隨時間不斷地變化著,也就是說像素的亮度又是時間的函數(shù)?？梢?，像素亮度既是空間（二維）函數(shù)，同時又是時間函數(shù)。第五頁，共一百零五頁，2022年，8月28日第六頁，共一百零五頁，2022年，8月28日2．圖像幀(一幅圖像)的概念

電視系統(tǒng)中把構(gòu)成一幅圖像的各像素傳送一遍稱為進(jìn)行了一個幀處理，或稱為傳送了一幀，每幀圖像由許多像素組成。

3．圖像的并行傳輸（無法實現(xiàn)）

理論上講，可同時把不同位置上具有不同亮度的像素轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號，再分別用各個相應(yīng)信道把這些信號同時傳送出去。

4．圖像的串行傳輸（實際應(yīng)用）

把組成一幀圖像的各個像素的亮度按一定順序一個一個地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號并依次傳送出去，接收端再按同樣順序?qū)⒏鱾€電信號在對應(yīng)位置上轉(zhuǎn)變成具有相應(yīng)亮度的像素。第七頁，共一百零五頁，2022年，8月28日5．順序轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)——掃描(圖1-3)

將組成一幀圖像的像素，按順序轉(zhuǎn)換成電信號的過程（或逆過程）稱為掃描。

(1)行掃描(水平掃描)攝像管或顯像管中的電子束在水平方向上的掃描過程。

行掃正程：電子束從左到右的掃描。

行掃逆程：電子束從右回到左的掃描。(2)場(或幀)掃描(垂直掃描)攝像管或顯像管中的電子束在垂直方向上的掃描過程。

場掃正程：電子束從上到下的掃描。

場掃逆程：電子束從下回到上的掃描。第八頁，共一百零五頁，2022年，8月28日1．1．2光電與電光變換(P3)1．?dāng)z像管與光電轉(zhuǎn)換（光電導(dǎo)）攝像管是一種電真空器件。它主要由鏡頭、光電靶、電子槍、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈組成。電子槍第九頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

光電靶由光敏半導(dǎo)體材料構(gòu)成，具有受光作用之后電阻率變小的性能。靶面上的光圖像使靶面各單元受光照的強度不同，因而其各單元的電阻率不同，與較亮像素對應(yīng)的靶單元阻值較小，與較暗像素對應(yīng)的靶單元阻值較大。這樣一幅因像上各像素的不同亮度就表現(xiàn)為靶面上各單元的不同電阻值。電子槍第十頁，共一百零五頁，2022年，8月28日從攝像管陰極發(fā)射出來的電子束，偏轉(zhuǎn)線圈的磁場力作用下，高速、順序地掃過靶面各單元。當(dāng)電子束接觸到靶面某單元時，就使陰極、信號板(靶)、負(fù)載、電源構(gòu)成一個回路。涂覆透明導(dǎo)薄電膜u第十一頁，共一百零五頁，2022年，8月28日在負(fù)載RL中就有電流流過，其電流大小取決于光電靶在該單元的電阻值大小。光照強處，對應(yīng)阻值較小、流過負(fù)載的電流就較大，因而RL兩端產(chǎn)生的壓降也就較大。從而在RL端輸出隨景物亮暗而變化的電視圖像信號。涂覆透明導(dǎo)薄電膜u第十二頁，共一百零五頁，2022年，8月28日2．顯像管與電光轉(zhuǎn)換

顯像管是在接收端重現(xiàn)圖像的電真空器件。(1)顯像管的結(jié)構(gòu)由電子槍、熒光屏、偏轉(zhuǎn)線圈等組成。(2)顯像管的工作原理由陰極發(fā)射出的電子束，在偏轉(zhuǎn)線圈所產(chǎn)生的磁場力作用下，按從左到右，從上到下的順序依次轟擊熒光屏。屏面上涂有熒光粉，在電子束轟擊下熒光粉發(fā)光，其發(fā)光亮度正比于電子束攜帶的能量。第十三頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

若將攝像端送來的信號加到顯像管電子槍的陰極與柵極之間，就可以控制電子束攜帶的能量，使熒光屏的發(fā)光強度受圖像信號的控制。

設(shè)顯像管的電一光轉(zhuǎn)換是線性的(實際為非線性的)，那么，屏幕上重現(xiàn)的圖像，其各像素的亮度都正比于所攝圖像相應(yīng)各像素的亮度，屏幕上便重現(xiàn)了發(fā)端的原圖像。顯像管內(nèi)電子束偏轉(zhuǎn)第十四頁，共一百零五頁，2022年，8月28日(3)顯像管的γ失真及校正對于攝像管來說，光電轉(zhuǎn)換特性可近似認(rèn)為是線性的；而顯像管電光轉(zhuǎn)換特性則是非線性的。第十五頁，共一百零五頁，2022年，8月28日顯像管的顯示亮度(用Bd表示)，與其柵、陰極間電壓(用ugk表示)的γ次方成正比例，即(1-1)式中，Kd為比例常數(shù)，

γ為顯像管光電轉(zhuǎn)換的非線性失真系數(shù)、通常γ＝2～3。

第十六頁，共一百零五頁，2022年，8月28日考慮到顯像管電光轉(zhuǎn)換的非線性，為保持重現(xiàn)圖像與原景像亮度成正比，則需在攝像端預(yù)先將圖像信號電壓開γ次方(預(yù)失真)，即（1-2）式中，u0代表攝像電壓，B0為攝像亮度，K0為比例常數(shù)。重現(xiàn)亮度則為

(1-3)

由式(1-3)可見，經(jīng)校正．系統(tǒng)將不再產(chǎn)生非線性失真。第十七頁，共一百零五頁，2022年，8月28日1．1．3電子掃描

將一幅圖像上各像素相應(yīng)的電信號，以及將這些順序傳送的電信號再重新恢復(fù)為一幅重現(xiàn)圖像的過程（即圖像的分解與重現(xiàn)），都是通過電子掃描來實現(xiàn)的。攝像管與顯像管中，電子束按一定規(guī)律在靶面上或熒光屏面上運動，即可完成攝像與顯像的掃描過程。第十八頁，共一百零五頁，2022年，8月28日1．電子束偏轉(zhuǎn)的基本原理當(dāng)裝在攝像管或顯像管的外面的偏轉(zhuǎn)線圈中通過電流時，會產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場，磁場的方向取決于流過線圈的電流方向。電子束垂直穿過磁場時，在磁場力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)。根據(jù)左手定則，若偏轉(zhuǎn)線圈中電流方向改變，則電子束的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生改變；第十九頁，共一百零五頁，2022年，8月28日行偏轉(zhuǎn)線圈場偏轉(zhuǎn)線圈第二十頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

當(dāng)線圈偏轉(zhuǎn)中分別流過行、場鋸齒波掃描電流時就會產(chǎn)生相應(yīng)的垂直方向與水平方向的偏轉(zhuǎn)磁場，在這兩個磁場的共同作用下，使電子束作水平與垂直方向的掃描運動。第二十一頁，共一百零五頁，2022年，8月28日2．逐行掃描在鋸齒波電流作用下，電子束自左向右、自上而下，一行緊靠著一行進(jìn)行掃描。fH=1/TH

=1/(THS+THR)fV=1/TV

=1/(TVS+TVR)掃描光柵演示第二十二頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

3．隔行掃描

在每幀掃描行數(shù)不變的情況下，將每幀圖像分為兩場來傳送，這兩場分別稱為奇場和偶場。奇數(shù)場傳送1、3、5、…奇數(shù)行；偶數(shù)場傳送2、4、6、…偶數(shù)行。目前，世界各國都采用隔行掃描的掃描方式。第二十三頁，共一百零五頁，2022年，8月28日4．隔行掃描的優(yōu)點

(1)使電視圖像能活動、連續(xù)而又無閃爍感

則要求傳送頻率大于人眼臨界閃爍頻率47Hz，即每秒傳送47場以上的圖像。因此，我國電視制式規(guī)定，場掃描頻率fV為50Hz，每幀圖像的掃描行數(shù)為625行。

第二十四頁，共一百零五頁，2022年，8月28日(2)可壓縮圖像信號帶寬

按照我國電視制式規(guī)定，若采用逐行掃描，電視圖像信號的最高頻率約為11～12MHz，可見視頻信號帶寬將相當(dāng)寬。要傳送頻譜這樣寬的信號，不但會使設(shè)備復(fù)雜化，而且使在規(guī)定的的頻段內(nèi)可容納的電視頻道數(shù)目減少。若采用隔行掃描，電視圖像信號的最高頻率只有6MHz。第二十五頁，共一百零五頁，2022年，8月28日5．隔行掃描的實現(xiàn)

如圖示，實線表示掃描的正程，虛線表示掃描逆程期間的回掃線。（實際系統(tǒng)中回掃線被消隱掉了）隔行掃描演示第二十六頁，共一百零五頁，2022年，8月28日這里要強調(diào)指出的是，隔行掃描方式要求每幀掃描總行數(shù)為奇數(shù)。因為只有這樣，在掃描鋸齒波電流波形頂點位置對齊的情況下方可使相鄰兩場均勻嵌套。奇偶光柵鑲嵌演示第二十七頁，共一百零五頁，2022年，8月28日第二十八頁，共一百零五頁，2022年，8月28日其次，在隔行掃描中，整個畫面的變化是按場頻重復(fù)的，它高于臨界閃爍頻率因而減少了閃爍感。

但就每行而言，它仍是按幀頻重復(fù)的，即每40ms重復(fù)一次，每秒重復(fù)25次，這是低于臨界閃爍頻率的。所以，當(dāng)我們接近電視機觀看時，仍會感覺到行間閃爍；但當(dāng)離開一定距離觀看時，行間閃爍就不怎么明顯了。第二十九頁，共一百零五頁，2022年，8月28日6．掃描電流的非線性對顯示圖像的影響(P7)

當(dāng)行、場掃描電流波形均為線性變化的鋸齒波時，重現(xiàn)圖形無失真，仍為方格圖形。當(dāng)行、場掃描電流只要有其中之一失真，顯示的圖形將出現(xiàn)非線性失真，圖1-10(b)和(c)分別表示行、場掃描電流其中之一出現(xiàn)非線性失真的情況。若二者同時失真，將顯示出復(fù)雜的失真圖形。

行、場掃描電流幅度不足時同樣會產(chǎn)生失真。

隔行掃描場掃描電流圖第三十頁，共一百零五頁，2022年，8月28日1．1．4我國廣播電視掃描參數(shù)(教材上沒有，要記筆記)

掃描方式：隔行掃描。幀頻：25Hz隔行比2:1行頻fH：15625Hz；場頻fV：50Hz；行周期TH：64μs場周期TV：20ms行正程時間THS：≥52μs場正程時間TVS：≥18.4ms行逆程時間THR：≤12μs場逆程時間TVR：≤1.6ms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行每場顯示行數(shù)：287.5行第三十一頁，共一百零五頁，2022年，8月28日1．2黑白全電視信號黑白全電視信號由“圖像信號”和確保掃描同步的“復(fù)合同步信號”以及消除掃描逆程回掃線的“復(fù)合消隱信號”等輔助信號而構(gòu)成的。1．2．1主體信號——圖像信號1．圖像信號及其特征圖像信號是由攝像管將明暗不同的景像經(jīng)過電子掃描和光電轉(zhuǎn)換而得的電信號。五條由白→灰→黑而變化的圖像的圖線信號如圖l-13所示（有正負(fù)極性之分），所示波形為一個行正程的對應(yīng)波形。一般來說，圖像信號是隨機的，圖1-13(c)給出了一行的隨機的圖像信號的波形。第三十二頁，共一百零五頁，2022年，8月28日⑴圖像信號具有直流成分，其數(shù)值確定了圖象的背景亮度，是單極性信號。⑵對于一般活動圖像，相鄰兩行或相鄰兩幀信號間具有較強的相關(guān)性，信號差別極小，可近似認(rèn)為是周期信號。正負(fù)極性圖象信號第三十三頁，共一百零五頁，2022年，8月28日2．圖像信號的基本參量(亮度、對比度和灰度)(1)亮度，亮度是人眼對光的明暗程度的感覺。亮度常以B表示，

電視圖像的亮度取決于電視圖像信號的平均直流成分，改變電視圖像信號的直流成分，可以改變其亮度。

(2)對比度，是客觀景物最大亮度Bmax與最小亮度Bmin之比。當(dāng)以K表示，

K=Bmax/Bmin。

圖像信號的黑、白電平差別愈大，則對比度愈高。

第三十四頁，共一百零五頁，2022年，8月28日(3)灰度，即：圖像信號的亮度級差或稱亮度層次。

它反映電視系統(tǒng)所能重現(xiàn)的原圖像明、暗層次的程度。

受到顯像管發(fā)光亮度的限制，重現(xiàn)的圖像無法達(dá)到景物實際亮度，但只要能反映客觀景物的對比度和灰度，便可獲得滿意的效果。第三十五頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

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，否則就會出現(xiàn)畫面失真或不穩(wěn)定現(xiàn)象。1．2．2輔助信號

1．復(fù)合同步信號為保證電視系統(tǒng)中收、發(fā)掃描嚴(yán)格同步而加入的脈沖信號。

復(fù)合同步信號由行同步信號與場同步信號共同組成。

第三十六頁，共一百零五頁，2022年，8月28日(1)行同步信號為保證電視系統(tǒng)中收、發(fā)掃描每一行嚴(yán)格同步而加入的脈沖信號，其脈寬為4.7μs。

(2)場同步信號為保證電視系統(tǒng)中收、發(fā)掃描每一場嚴(yán)格同步而加入的脈沖信號。其脈寬為160μs（2.5個行周期）。第三十七頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

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。圖1-15(a)中給出了行、場同步信號，通常將行、場同步信號合稱為復(fù)合同步信號。同步脈沖前沿—逆程開始時刻第三十八頁，共一百零五頁，2022年，8月28日相位不同對重現(xiàn)圖像的影響并行現(xiàn)象同步脈沖么前沿—逆程開始時刻2．復(fù)合消隱信號為消除顯像管中電子束掃描的逆程回掃線而加入的脈沖信號。它由行消隱信號和場消隱信號共同組成。(1)行消隱信號為消除顯像管中電子束掃描的每一行逆程回掃線而加入的脈沖信號。行消隱信號的脈沖寬度為12μs。

(2)場消隱信號為消除顯像管中電子束掃描的每一場逆程回掃線而加入的脈沖信號。場消隱信號的脈沖寬度為1612μs(近似為1.6mS)同步脈沖形成演示第三十九頁，共一百零五頁，2022年，8月28日(1)槽脈沖

為保證場同步期間行同步信息不丟失，而在場同步信號上開槽所形成的脈沖。一般，在場同步上開五個凹槽，槽脈沖寬度為4.7uS。3．槽脈沖和均衡脈沖第四十頁，共一百零五頁，2022年，8月28日為什么要在場同步信號上加入槽脈沖？

這是因為利用微分電路從復(fù)合同步信號中取出行同步信號時，在場同步期間造成行同步信號的丟失。

利用槽脈沖來形成行同步脈沖，就可以保證在場同步期間行同步信號不丟失，從而保證行同步。第四十一頁，共一百零五頁，2022年，8月28日(2)均衡脈沖即：在場同步前后分別加入5個脈寬為2.35uS的窄脈沖。為什么要在場同步前后分別加入均衡脈沖？第四十二頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

由于電視系統(tǒng)一般采用隔行掃描，相鄰兩場掃描的起點和終點位置都不相同。

對于奇數(shù)場來說，它是在半行處結(jié)束，場消隱信號和場同步信號應(yīng)在行掃描到半行時加入；

對于偶數(shù)場掃描來說，它是在一個整行后結(jié)束，場消隱與場同步信號應(yīng)在一個整行結(jié)束后加入。

若將奇數(shù)場和偶數(shù)場的同步脈沖分兩排畫出，并令場同步脈沖起始沿對齊，則得如圖所示波形。第四十三頁，共一百零五頁，2022年，8月28日第四十四頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

在進(jìn)行、場同步分離時，每一個行同步脈沖出現(xiàn)，要對積分電容器進(jìn)行一次充電，行同步脈沖過后則進(jìn)行放電。

由于奇數(shù)場和偶數(shù)場同步脈沖前沿出現(xiàn)時、行同步脈沖相互錯開半行，造成積分電容器上的起始電壓不同，這就必然導(dǎo)致兩場同步時間的差異，如圖所示，存在時差Δt。對場同步脈沖的檢測造成影響。第四十五頁，共一百零五頁，2022年，8月28日奇偶場同步積分輸出第四十六頁，共一百零五頁，2022年，8月28日為了保證偶數(shù)場的掃描線準(zhǔn)確地嵌套在奇數(shù)場各掃描線之間，必須保證相鄰兩場場同步脈沖前沿到達(dá)積分電路時，積分電容器上要有相同的起始電壓，否則就無法保證正確的嵌套，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)掃描光柵完全重合的現(xiàn)象。

為此，在場同步脈沖前后（場消隱期間）以及中間，每隔半行都增加一個行同步脈沖，這樣就可以使相鄰兩場的場同步脈沖前沿到達(dá)積分電路時，積分電容器上所充的電壓基本相等。

為了使增加脈沖后的平均電平不增加，把這部分脈沖寬度減小為原來的一半(即2.35μs)。第四十七頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

場同步脈沖上的槽也每半行一個，槽寬仍為4.7μs，場同步期間要開5個槽。

每個場同步脈沖前、后各有5個2.35μs寬的脈沖，常稱其為前、后均衡脈沖，如圖l-17(c)所示。

這樣一來，無論奇場還是偶場，送到場積分電路去的波形都是完全相同的。第四十八頁，共一百零五頁，2022年，8月28日第四十九頁，共一百零五頁，2022年，8月28日1．全電視信號波形

將圖像信號、復(fù)合同步、復(fù)合消隱、槽脈沖和均衡脈沖等信號疊加，即構(gòu)成黑白全電視信號，通常也稱其為視頻信號。

我國現(xiàn)行電視標(biāo)推規(guī)定：以負(fù)極性全電視的同步信號頂電平作為100％；則黑色電平和消隱電平的相對幅度為75％；白色電平相對幅度為10％～12.5％；圖像信號電平介于白色電平與黑色電平之間。正極性信號1．2．3黑白全電視信號各脈沖的寬度為：行同步

4.7μs場同步

160μs(2.5H)均衡脈沖

2.35μs槽脈沖

4.7μs場消隱脈沖

1612μs行消隱脈沖

12μs第五十頁，共一百零五頁，2022年，8月28日2．全電視信號的頻譜(P15)

全電視信號的頻譜是圖像信號與輔助信號的頻譜之和，圖象信號的頻譜有一定規(guī)律性。

⑴靜止圖像的頻譜①只在水平方向有亮度變化的靜止圖像這種情況下，每個行掃描得到的圖象信號都是一樣的（以行頻重復(fù)）。根據(jù)傅立葉分析，頻譜是線狀譜，譜線位于行頻fH及其諧波nfH上。且n越大，能量（幅度）越?。▽τ谖覈?，6MHz帶寬最高諧波次數(shù)=384）。第五十一頁，共一百零五頁，2022年，8月28日②在垂直方向也有亮度變化信號仍然是以行頻重復(fù)的，頻譜成份為nfH±m(xù)fV，其頻譜分布是離散譜線簇(譜線群)，主譜線為nfH

特點是：信號能量集中在行頻fH及其各次諧波nfH的主譜線上，n越大能量越小。在每個主譜線兩旁存在著場頻及其諧波的許多副譜線。m越大，副譜線能量也越小。第五十二頁，共一百零五頁，2022年，8月28日③垂直方向有細(xì)節(jié)變化垂直方向有精細(xì)細(xì)節(jié)變化時，兩場信號會有差異，其信號波形以幀為周期重復(fù)，故頻譜應(yīng)為nfH±m(xù)fF（fF為幀頻，25Hz）。由于垂直方向內(nèi)容有不小的相關(guān)性，所以，幀間差引起奇數(shù)倍成份相對較小。第五十三頁，共一百零五頁，2022年，8月28日⑵運動圖象信號的頻譜對于一般速度運動的物體，形成的幀周期信號波形表現(xiàn)為隨運動情況而在時間軸上的相位有變化。隨景物運動，兩旁的依時間左右擺動，主譜線兩旁的副譜線近乎連續(xù)。因電視圖像相鄰幀間、行間相關(guān)較大，因此相鄰群之間有信號能量的空白區(qū)。

⑶圖像信號的頻譜待征

①以行頻及其諧波為中心,形成梳齒狀的離散頻譜。

全電視信號的頻譜第五十四頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

②隨著行頻諧波次數(shù)的增高，譜線幅度逐漸減小。這說明黑白圖像信號的主要能量分布在視頻信號的低頻端。

③實踐證明，無論是靜止

或活動圖像，行頻主譜線兩旁的副譜線諧波次數(shù)不大于20。按m=20計算，各譜線群所占寬度僅為2mfV＝2×20×50＝2kHz，相鄰兩主譜線間距為15.625kHz，可見各群譜線間存在著很大的空隙。第五十五頁，共一百零五頁，2022年，8月28日④輔助信號的頻譜

由于各輔助信號均為周期性脈沖信號，其頻譜與脈沖寬度有關(guān)。若以τ表示脈沖寬度，其能量主要集中在f＝3/τ以內(nèi)，故可近似認(rèn)為這類脈沖信號的最高頻率為fmax＝3/τ。以行同步脈沖為例，τ＝4.7μs，則3/τ＝638kHz。

結(jié)論：全電視信號具有在0～6MHz范圍內(nèi)、離散分布的頻譜結(jié)構(gòu)。為了分析問題簡單，常以圖l-21表示全電視信號的頻譜。第五十六頁，共一百零五頁，2022年，8月28日1．3彩色的基本概念1．可見光的特性(1)光是一種以電磁波形式存在的物質(zhì)，人眼可以看見的光叫可見光。它是波長范圍為380nm到780nm之間的電磁波。(2)不同波長的光呈現(xiàn)出的顏色各不相同，隨著波長由長到短，呈現(xiàn)的顏色依次為：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。(3)只含有單一波長的光稱為單色光(又稱：譜色光)，包含有兩種或兩種以上波長的光稱為復(fù)合光(又稱：非譜色光)，復(fù)合光作用于人眼，呈現(xiàn)混合色。例如，太陽輻射的光含有七種單色光的波譜，但卻給認(rèn)以白光的綜合感覺。。可見光光譜圖(見下張)1．3．1彩色和光密不可分第五十七頁，共一百零五頁，2022年，8月28日可見光光譜圖

第五十八頁，共一百零五頁，2022年，8月28日2．物體的顏色我們看到的顏色有兩種不同的來源：一種是發(fā)光體所呈現(xiàn)的顏色，例如，各種彩色燈和霓紅燈等所發(fā)出的彩色光；另一種是物體反射或透射的彩色光。

第五十九頁，共一百零五頁，2022年，8月28日那些本身不發(fā)光的物體，在外界光線照射下，能有選擇地吸收一些波長的光，而反射或透射另一些波長的光，從而使物體呈現(xiàn)一定的顏色。例如，紅旗反射紅光而吸收其它顏色的光，因而呈現(xiàn)紅色；綠色的植物因反射綠色光而吸收所有其它色光而呈現(xiàn)綠色，白云反射全部陽光而呈白色；煤炭吸收全部照射光而呈現(xiàn)黑色等等。第六十頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

既然物體呈現(xiàn)的顏色是由于物體反射(或透射)光的種類不同而產(chǎn)生的，那么物體呈現(xiàn)的顏色顯然與照射它的光源有關(guān)。例如，綠草的綠色是由于它在日光照射下才表現(xiàn)出來的，如果把綠草拿到紅光下觀察，就會發(fā)現(xiàn)它不再是紅色而近乎是黑色的，這是因為紅色光源中沒有綠光成分，綠草全部吸收了紅光，所以變成黑色。

第六十一頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

人們?nèi)粘Ｉ钪卸紩羞@樣的經(jīng)驗，某些東西在日光下看到的顏色與在燈光下看到的顏色有差異，恰恰說明由于日光與燈光這兩種光源所含的光譜成分不同，使同一物體表現(xiàn)為不同的顏色。第六十二頁，共一百零五頁，2022年，8月28日應(yīng)該指出，不能從看到的顏色來判斷光譜的分布。這是因為雖然一定的光譜分布表現(xiàn)為一定的顏色，但同一顏色則可由不同的光譜分布而獲得。例如，黃色可以由單一波長的黃光產(chǎn)生，也可以由兩種波長不同的光(紅光和綠光)按一定比例混合而產(chǎn)生，二者給人的顏色感覺卻是相同的。第六十三頁，共一百零五頁，2022年，8月28日3．色溫和標(biāo)準(zhǔn)光源通常的照明光源，如太陽、日光燈、白熾燈泡等所發(fā)出的光雖然都籠統(tǒng)地稱其為白光，但由于發(fā)光物質(zhì)不同，它們的光譜成分相差很大，用它們照射相同物體時，呈現(xiàn)的顏色則相差較大。例如，白熾燈泡偏橙紅（呈暖色調(diào)），而汞燈偏青藍(lán)（呈冷色調(diào)）。為了比較和區(qū)別各種光源的特性，國際照明委員會(CIE)規(guī)定了A、B、C、D、E等幾種標(biāo)準(zhǔn)白色光源，并以基本參量“色溫”予以表征。第六十四頁，共一百零五頁，2022年，8月28日(1)色溫的概念色溫是以絕對黑體的加熱溫度來定義的。

所謂絕對黑體是指既不反射光、也不透射光，而完全吸收入射光的物體，被加熱時的電磁波輻射波譜僅由溫度決定。

隨著溫度的增加，黑體輻射能量將增大，其功率波譜向短波方向移動。所以當(dāng)溫度升高時，不僅亮度增大，其發(fā)光顏色也隨之變化。為了區(qū)分各種光源的不同光譜分布與顏色，可以用絕對黑體的溫度來表征。第六十五頁，共一百零五頁，2022年，8月28日當(dāng)絕對黑體在某一特定絕對溫度下，所輻射的光譜與某光源的光譜具有相同的特性時，則絕對黑體的這一特定溫度就定義為該光源的色溫，單位以K表示。例如，溫度保持在2800K時的鎢絲燈泡所發(fā)的白光，與溫度保持在2854K的絕對黑體所輻射光的功率波譜基本一致，于是既稱該白光的色溫即為2854K?？梢姟⑸珳夭⒎枪庠幢旧淼膶嶋H溫度，而是表征光源波譜特性的參量。第六十六頁，共一百零五頁，2022年，8月28日(2)標(biāo)準(zhǔn)白光源

A光源：相當(dāng)于2800K鎢絲燈所發(fā)的光。其色溫為2854K。因而A光源的光總帶著橙紅色。

B光源：相當(dāng)于中午直射的太陽光。其色溫為4800K。在實驗室中可由特制的濾色鏡從A光源中獲得。

C光源：相當(dāng)于白天的自然光。色溫為6800K。C光源的光偏藍(lán)色。它被選作為NTSC制彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)白光源。

D光源：相當(dāng)于白天平均照明光。因其色溫為6500K，故又稱D65光源。它被選作為PAL制彩色電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)白光源。

第六十七頁，共一百零五頁，2022年，8月28日E光源：是一種理想的等能量的白光源，色溫為5500K,光譜能量分布是一條平行于橫軸的水平直線。在可見光波長范圍內(nèi)，各波長具有相同的輻射功率。這種光源在實際中是不存在的，是假想的光源。第六十八頁，共一百零五頁，2022年，8月28日1．3．2視覺特性電影、黑白及彩色電視技術(shù)，均是利用了人眼視覺的某些特性而實現(xiàn)的。

黑白電視中，不但利用了人眼的視覺惰性，同時還利用了人眼分辨力的局限性(即當(dāng)相鄰像素靠近到一定程度時，人眼無法分辨，會產(chǎn)生連續(xù)象素的感覺)。

彩色電視中，除了利用以上特性外，還利用了人眼的彩色視覺特性，主要包括視敏特性和彩色視覺。第六十九頁，共一百零五頁，2022年，8月28日相對視敏曲線1．相對視敏曲線在可見光范圍內(nèi)，同一波長的光，當(dāng)其強度不一樣時，給人的亮度感覺是不相同的；對于相同強度而波長不同的光(E光源)，給人的亮度感覺也是不同的。第七十頁，共一百零五頁，2022年，8月28日實踐證明，人眼感到最亮（最靈敏）的是黃綠色，最暗（最遲鈍）的是藍(lán)色和紫色。如相對視敏曲線所示(E光源)?；鶞?zhǔn)是人眼最敏感的、波長為555nm的黃綠光(l00％)。對于不同的人，相對視敏曲線的形狀是會稍有差異的。相對視敏曲線第七十一頁，共一百零五頁，2022年，8月28日2．人眼的亮度感覺亮度感覺，即包括人眼所能感覺到的最大亮度與最小亮度的差別及在不同環(huán)境亮度下對同一亮度所產(chǎn)生的主觀明亮程度的感覺。

(1)人的視覺范圍很寬，能感受到的亮度范圍大約從百分之幾nit到幾百萬nit(但不能同時感受到這樣大的亮度范圍，當(dāng)人眼適應(yīng)了某一平均環(huán)境亮度之后，視覺范圍就變得小多了。

之所以如此，是因為人眼的感光作用有隨外界光的強弱而自動調(diào)節(jié)的能力)。

第七十二頁，共一百零五頁，2022年，8月28日(2)在不同環(huán)境亮度下，人眼對同一亮度的主觀感覺也不相同。在光天化日之下，如果有人在你身邊打開手電筒，你可能毫無亮度明顯增加的感覺；但若是漆黑的夜晚，即使離你較遠(yuǎn)有人劃一根火柴，你也會感覺到光亮。實驗表明，人眼察覺亮度變化的能力是有限的，且隨著亮度B的增大，能覺察的最小亮度變化ΔBmin也增大；但在相當(dāng)大的亮度范圍內(nèi)，可察覺的最小亮度變化與相應(yīng)亮度之比(ΔBmin/B)卻等于一個常數(shù)。

第七十三頁，共一百零五頁，2022年，8月28日上述特性告訴我們：電視重現(xiàn)景像的亮度無需等于實際景物的亮度；人眼不能覺察出的亮度差別，在重現(xiàn)景像時可不予精確復(fù)制，只要保持重現(xiàn)圖像的對比度，就會有十分逼真的感覺。這給電視圖象的傳輸與重現(xiàn)帶來了極大的方便。第七十四頁，共一百零五頁，2022年，8月28日3．人的彩色感覺人眼視網(wǎng)膜里存在著大量光敏細(xì)胞；按其形狀可分為桿狀和錐狀兩種。桿狀光敏細(xì)胞的靈敏度極高，主要靠它在低照度時辨別明暗，但它對彩色是不敏感的；錐狀細(xì)胞既可辨別明暗，又可辨別彩色。白天的視覺過程主要靠錐狀細(xì)胞來完成，夜晚視覺則由桿狀細(xì)胞起作用，所以在較暗處無法辨別彩色。

第七十五頁，共一百零五頁，2022年，8月28日錐狀細(xì)胞又分為三類，分別稱為紅敏、綠敏和藍(lán)敏。如果某束光線只能引起某一種光敏細(xì)胞興奮、而另外兩種光敏細(xì)胞僅受到很微弱刺激，我們感覺到的便是某一種色光；若紅敏細(xì)胞受刺激，則感覺到的是紅色；若紅、綠敏細(xì)胞同時受刺激，則產(chǎn)生的彩色感覺與由黃單色光引起的視覺效果相同。顯然，隨著三種光敏細(xì)胞所受光刺激程度上的差異，還會產(chǎn)生各式各樣的彩色感覺。第七十六頁，共一百零五頁，2022年，8月28日因此，當(dāng)我們在攝取彩色景物時，若用三個分別具有與人眼三種錐狀細(xì)胞相同光譜特性的攝像管，分別攝取代表紅、綠、藍(lán)三個彩色分量的信號，經(jīng)處理、傳輸，再通過顯像管的紅、綠、藍(lán)熒光粉受電子轟擊發(fā)光，轉(zhuǎn)換成原來比例的彩色光，即可實現(xiàn)彩色圖像的重現(xiàn)。第七十七頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

1．3．3彩色三要素和三基色原理

1．彩色三要素

亮度，是指彩色光作用于人眼引起明暗程度的感覺。

色調(diào)，即彩色光的顏色類別。通常所說的紅色、綠色、黃色等等色飽和度，是指顏色的深淺程度，即顏色的濃度。

第七十八頁，共一百零五頁，2022年，8月28日對于同一色調(diào)的彩色光，其飽和度越高，它的顏色就越深；飽和度越低，它的顏色就越淺。在某一色調(diào)的彩色光中摻入白光，會使其飽和度下降，摻入的白光越多，其飽和度就越低。

色調(diào)和飽和度合稱為色度。色度即說明彩色光顏色的類別，又說明了顏色的深淺程度。在彩色電視系統(tǒng)中，所謂傳輸彩色圖像，實質(zhì)上是傳輸圖像像素的亮度和色度。第七十九頁，共一百零五頁，2022年，8月28日2．三基色原理

只要選取三種不同顏色的單色光按一定比例混合就可以得到自然界中絕大多數(shù)色彩。

具有這種特性的三個單色光叫基色光，彩色電視中所采用的三基色分別是紅色、綠色和藍(lán)色。

第八十頁，共一百零五頁，2022年，8月28日人們發(fā)現(xiàn)：

(1)三基色必須是相互獨立的產(chǎn)生。即其中任一種基色都不能由另外兩種基色混合而得到。

(2)自然界中的大多數(shù)顏色，都可以用三基色按一定比例混合得到；或者說中的大多數(shù)顏色都可以分解為三基色。

(3)三個基色的混合比例，決定了混合色的色調(diào)和飽和度。

(4)混合色的亮度等于構(gòu)成該混合色的各個基色的亮度之和。第八十一頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

3．混色方法把三基色按照不同的比例混合獲得彩色的方法稱為混色法?；焐ㄓ邢嗉踊焐ü獾暮铣?，彩色電視用）和相減混色（染料合成）之分。

綠黃青紅綠藍(lán)品紅第八十二頁，共一百零五頁，2022年，8月28日相加混色的幾種方法：

(1)空間混色法

利用人眼空間細(xì)節(jié)分辨力差的特點，將三種基色光在同一平面的對應(yīng)位置充分靠近，只要三個基色光點足夠小且充分近，人眼在離開一定距離處將會感到是三種基色光混合后所具有的顏色。這種空間混色的方法是同時制彩色電視的基礎(chǔ)。

第八十三頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

(2)時間混色法。利用人眼的視覺惰性，順序地讓三種基色光出現(xiàn)在同一表面的同一處，人眼會感到這三種基色光是同時出現(xiàn)的。這種相加混色方法是順序制彩色電視的基礎(chǔ)。

(3)生理混色法。

人的兩眼同時分別觀看不同顏色的同一彩色景像時，使之同時獲得兩種彩色印像,兩種彩色印像在大腦中產(chǎn)生相加混色的效果。第八十四頁，共一百零五頁，2022年，8月28日4．色度三角形由三基色混合所產(chǎn)生的各種顏色，可以由色度三角形予以說明。該三角形直觀地表示出三基色合成的色度關(guān)系。例如，RG邊表示由紅色與綠色合成所得的所有的顏色。此邊的中點為黃色，說明紅色與綠色相等時為黃色。同理，RB邊的中點是紫色(品色)，GB邊的中點為青色，色度三角形重心位置W為白色。第八十五頁，共一百零五頁，2022年，8月28日穿過W的任一條直線，連接三角形上的兩個點，該兩點所代表的顏色相加均得到白色。因此，通常把相加后形成白色的兩種顏色稱為互補色。例如，在色度三角形中，通過W點所連的紅、青，綠、紫，黃、藍(lán)均互為補色。第八十六頁，共一百零五頁，2022年，8月28日色度三角形的三個頂點代表三基色。例如，R點所代表的顏色是純紅色，其飽和度為100%。沿著直線RW不斷向W點移動，紅色中的白色成分隨之增加，顏色不斷變淡，其飽和度不斷下降，但色調(diào)并不改變。第八十七頁，共一百零五頁，2022年，8月28日5．亮度方程

在不同的彩色電視制式(后續(xù)章節(jié)介紹)中，由于所選的標(biāo)準(zhǔn)白光和顯像三基色(即顯像管熒光粉對應(yīng)的三個基色)不同，導(dǎo)致亮度方程也互有差異。

第八十八頁，共一百零五頁，2022年，8月28日以C白光為標(biāo)準(zhǔn)白光源的NTSC制彩色電視制式的亮度方程為

Y＝0.229RN十0.587GN十0.114BN

以D65光為標(biāo)準(zhǔn)白光源的PAL制彩色電視制式的亮度方程式為

Y＝0.222RP十0.707GP十0.071BP

第八十九頁，共一百零五頁，2022年，8月28日由于NTSC制彩色電視廣播發(fā)展較早，大量的電視設(shè)備都是按它設(shè)計的，所以PAL制中沒有采用自己的亮度方程，而是延用了NTSC的亮度方程式，使用了與NTSC制彩色電視相同的顯像三基色（顯像管）。為了書寫方便，一般應(yīng)用中，略去顯像三基色系數(shù)下標(biāo)，并被近似地寫為

Y＝0.30R十0.59G十0.11B第九十頁，共一百零五頁，2022年，8月28日

1．3．4彩色圖像的攝取與重現(xiàn)根據(jù)三基色原理，一幅彩色圖像可以分解為三個基色圖像，在發(fā)端將一幅欲傳送的彩色圖像分解為三幅基色圖像信號，合用一個通道傳送給接收端；

接收端將收到的三個基色圖像信號還原成原來的彩色圖像。

第九十一頁，共一百零五頁，2022年，8月28日1．彩色圖像的攝取要實現(xiàn)彩色電視發(fā)送，較實用的方法就是首先要將一幅彩色圖像分解為紅、綠、藍(lán)三幅基色圖像，以獲得三基色信號電壓R、G、B(ER、EG、E