南郵電視原理課件

2.1.1圖像順序傳送原理1.圖像的表示法亮度：色調(diào)：色飽和度：平面黑白活動圖像：2021/10/10星期日12.圖像的順序傳送：像素：像素越多，圖像就越清晰，越細膩發(fā)端：光轉(zhuǎn)換成電信號，收端：電信號轉(zhuǎn)換成光掃描：圖像順序傳送和順序接受的過程（電視掃描是從左到右，從上到下，一行行，一頁頁的發(fā)送和接收的）2021/10/10星期日22.圖像的順序傳送：圖像順序傳送系統(tǒng)的要求：迅速和準確迅速：速度要足夠快準確：收發(fā)兩端像素要有一一對應的位置（同步）2021/10/10星期日32.1.2光和電的轉(zhuǎn)換原理1.光到電的轉(zhuǎn)換關(guān)鍵器件：攝像管1933年光電攝像管1937年超光電象管1946年超正析象管1950年視象管1963年氧化鉛管七十年代：電荷耦合器件（CCD)2021/10/10星期日42021/10/10星期日52021/10/10星期日6a.幀轉(zhuǎn)移型面陣CCDb.行間轉(zhuǎn)移型面陣CCDb.幀行間轉(zhuǎn)移型面陣CCD光敏區(qū)存儲區(qū)面陣CCD的三種基本形式2021/10/10星期日72.接收端電光轉(zhuǎn)換：電光轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件：顯像管熒光屏：玻璃屏幕。熒光粉，電子數(shù)目越多，發(fā)光強度越高。電子槍陰極：發(fā)射電子?？刂茦O：控制電子數(shù)目，電壓越高，電子數(shù)目越多。陽極：聚焦，使電子獲得足夠的能量，高速轟擊屏幕發(fā)光。U(t)2021/10/10星期日82021/10/10星期日9平板顯示器(FPD)D/L<1/4LD液晶顯示器（ＬＣＤ）等離子體顯示器（ＰＤＰ）場致發(fā)光顯示器（ＦＥＤ）有機發(fā)光二極管顯示器(OLED)……特點：體積小重量輕整體超薄無X射線等等2021/10/10星期日10液晶：液態(tài)晶體的簡稱。在外界電場的作用下由于液晶分子排列的變化而引起液晶光學性質(zhì)改變的的現(xiàn)象稱為液晶的光-電效應液晶顯示器就是基于液晶的光-電效應的一種顯示器件2021/10/10星期日11當信號電壓在液晶閾值電壓和飽和電壓之間,透過光的強度和信號電壓的有效值基本成線性關(guān)系透過光光源2021/10/10星期日122021/10/10星期日13L0Ld要求：Ld=KL03.較正攝像機傳輸顯像管L0E0ELdE0較正EE攝像管2021/10/10星期日142.1.3彩色圖像的攝取與重現(xiàn)一.彩色圖像的攝取色溫較正器2021/10/10星期日15二。彩色圖像的重現(xiàn)2021/10/10星期日162.2電視掃描原理

圖像分解和復合的過程稱掃描電視掃描采用了勻速直線掃描方式(直線掃描)是從左到右，從上到下，一行行，一幅幅進行的直線掃描設(shè)備簡單,可靠,充分利用矩形屏幕2.2.1逐行掃描一行緊跟一行的掃描稱逐行掃描2021/10/10星期日17偏轉(zhuǎn)線圈:行偏轉(zhuǎn)線圈使電子束做水平掃描(行掃描)場偏轉(zhuǎn)線圈使電子束做垂直掃描(場掃描)2021/10/10星期日181.行掃描t1—t2THt行正程從左到右t2—t3THr行逆程從右到左t1—t3TH=(THt+THr)行周期TH=64微秒1/TH=fH行頻fH=15625Hz行逆程系數(shù)2021/10/10星期日192.場掃描

TVt場正程從上到下

TVr場逆程從下到上

TVt+

TVr=

TV場周期20毫秒1/TV=fV場頻fV=50Hz場逆程系數(shù)：2021/10/10星期日202021/10/10星期日21消去行場逆程光柵稱消隱掃描行數(shù)越多圖像就越清晰掃描行數(shù)越多信號的帶寬就越寬（帶寬和行數(shù)的平方成正比）2021/10/10星期日222.2.2隔行掃描一幅畫面分兩場掃描1357…奇數(shù)場2468…偶數(shù)場隔行掃描的目的:保證圖像質(zhì)量,節(jié)省帶寬13572468幀頻

隔行掃描的帶寬是逐行掃描的一半2021/10/10星期日232.2.2隔行掃描2021/10/10星期日24隔行掃描的要求:1.兩場光柵必須均勻鑲嵌2.每幀光柵必須重合隔行掃描的條件:1.兩場的時間必須嚴格相等(每場必須包含半行)2.每幀掃描的行數(shù)為奇數(shù)2021/10/10星期日252.2.3掃描的同步同步掃描：收端與發(fā)端掃描點有一一對應的位置。實現(xiàn)同步掃描：收發(fā)兩端掃描鋸齒波電流同頻同相。掃描電路同步信號同步信號掃描鋸齒波傳輸同步信號CCD攝像管掃描電路同步機2021/10/10星期日26復合同步信號（1）行同步:使收發(fā)兩端行掃描同步.（2）場同步:使收發(fā)兩端行掃描同步.2021/10/10星期日27復合同步信號(3)開槽脈沖作用：在場同步期間代替行同步信號，保證整個掃描期間行嚴格同步2021/10/10星期日282復合同步信號(4)均衡脈沖作用：均衡兩場積分電平差，使隔行掃描準確。2021/10/10星期日292021/10/10星期日30消隱與消隱信號消去逆程光柵稱消隱.

行消隱信號：消去行逆程光柵場消隱信號：消去場逆程光柵復合消隱信號2021/10/10星期日312.2.4黑白全電視信號黑白全電視信號=黑白圖像信號+復合消隱信號+復合同步信號1.黑白圖像信號：圖像信號為單極性信號

圖像信號的極性:正極性信號：圖像越亮，電平越高負極性信號：圖像越亮，電平越低2021/10/10星期日322021/10/10星期日33同步機掃描電路同步信號掃描鋸齒波同步信號CCD攝像管視頻放大器視頻放大器同步分離電路同步信號消隱信號視頻信號2.視頻系統(tǒng)概述(1).視頻系統(tǒng)簡圖視頻系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)接收系統(tǒng)(射頻、中頻視頻)視頻信號射頻信號電視系統(tǒng)簡圖2021/10/10星期日34(2).視頻信號的形成同步機掃描電路CCD攝像管視頻放大器視頻放大器同步分離電路消隱信號視頻信號同步信號同步信號2021/10/10星期日352021/10/10星期日362.3電視圖像的基本參量2.3.1圖像的幾何特征2.3.2圖像的連續(xù)性和場頻的確定2.3.3掃描行數(shù)及有關(guān)參數(shù)的確定2.3.4圖像的亮度與色度的非線性失真2021/10/10星期日372021/10/10星期日382.3.3掃描行數(shù)及有關(guān)參數(shù)的確定1.清晰度與分解力圖像的清晰度圖像的清晰度是主觀感覺到的圖像的清晰程度。分解力（標稱分解力）電視系統(tǒng)本身分解像素的能力垂直分解力水平分解力2021/10/10星期日39(1).垂直分解力（M）垂直分解力：電視系統(tǒng)在垂直方向分解像素的能力。垂直分解力受掃描行數(shù)的影響。掃描行數(shù)越多，被分解的像素數(shù)越多，圖像就越清晰。2021/10/10星期日40(2).水平分解力（N）水平分解力：電視系統(tǒng)在水平方向分解像素的能力.當水平分解力和垂直分解力相當時(圖像質(zhì)量最好)：水平分解力受以下因素的影響：（a）.通道帶寬（b）.電子束直徑（孔闌效應）2021/10/10星期日41s最大值2021/10/10星期日422021/10/10星期日432.圖像信號的最高頻率——電視通道的頻帶寬度逐行掃描隔行掃描2021/10/10星期日44小結(jié):跟掃描行數(shù)有關(guān)的參數(shù)a圖像的清晰度電視系統(tǒng)分解力越高，圖像清晰度越高。b電視系統(tǒng)分解力掃描行數(shù)越多系統(tǒng)分解力越高，電視系統(tǒng)才能重現(xiàn)高清晰度的圖像。c電視通道的頻帶寬度掃描行數(shù)越多,頻帶寬度急劇上升。垂直:水平:2021/10/10星期日453.掃描行數(shù)的確定我國取(1).標準清晰度電視：設(shè)垂直分解力等于Mmax，則標準清晰度電視掃描行數(shù)2021/10/10星期日46(2).高清晰度電視：最佳觀看距離為屏幕3倍（3h)，最大視角:以上限空間頻率計算，眼睛能分辯的黑白相間的條紋數(shù)為：線/度設(shè)垂直分解力等于M，則高清晰度電視掃描行數(shù)：2021/10/10星期日472.3.4圖像亮度與色度的非線性失真1.亮度的非線性失真(1)亮度：圖像的平均亮度。(2)對比度：最大亮度/最小亮度受雜散光△L的影響:2021/10/10星期日482.3.4圖像亮度與色度的非線性失真(3)亮度的非線性失真L0LdLd=KL0E0ECCD攝像管傳輸顯像E設(shè):白擴張黑擴張2021/10/10星期日49攝像機傳輸顯像管E0E較正E4.較正L0Ld2021/10/10星期日502.圖像的亮度層次（亮度梯級度，灰度等級）結(jié)論：亮度層次（n）和對比度的對數(shù)（lgC）成正比，并受最大對比度的限制。2021/10/10星期日513.彩色的非線性失真(1)彩色圖像的攝取色度不變色度變化2021/10/10星期日523.彩色的非線性失真被攝景物為三基色光：紅綠藍例如：紅Fr=1[R]+0[G]+0[B]b.被攝景物為C白光：Fc白

=1/3[R]+1/3[G]+1/3[B]c.被攝景物為三基色之補色光：例如：黃色Fy=1/2[R]+1/2[G]+0[B]

2021/10/10星期日53d.被攝景物為其它色光：例如：非飽和度的黃色(飽和度為50%)Fy=1/2Fy+1/2Fc白=1/2{1/2[R]+1/2[G]+0[B]}++1/2{1/3[R]+1/3[G]+1/3[B]}=5/12[R]+5/12[G]+1/6[B]2021/10/10星期日54結(jié)論：1.當三基色，三補色，白色色度不變，其余色的色調(diào)變化，飽和度增加。2.當三基色，三補色，白色色度不變，其余色色調(diào)變化，飽和度減小。(3)彩色的非線性失真2021/10/10星期日552.4視頻圖像信號2.4.1黑白圖像信號的頻譜2021/10/10星期日562.4.1黑白圖像信號的頻譜2021/10/10星期日572.4.1黑白圖像信號的頻譜2021/10/10星期日58黑白圖像信號頻譜的特點a、靜止圖像頻譜是以行頻諧波為中心的一束束離散型譜線組成。對于一般常見的活動圖像，由于動作速度較慢，每幅畫面內(nèi)容變化不大，則仍具有上述頻譜結(jié)構(gòu)的大致特點。b、隨著行頻譜諧波次數(shù)的增高，譜線幅度逐漸減小。c、各譜線之間有空隙存在，這就提供了在空隙中插入別的信息分量的可能性，為在不擴展傳輸頻帶的情況下傳送彩色信息提供了理論依據(jù)。2021/10/10星期日592021/10/10星期日60國際上幾種黑白電視制式的主要技術(shù)指標制式MIDKEA每幀行數(shù)525625625819405掃描方式2︰12︰12︰12︰12︰1fF/fV(Hz)30/6025/5025/5025/5025/50FH(Hz)1575015625156252047510125BV(MHz)4.25.56103使用國家或地區(qū)美國、日本香港中國法國英國2021/10/10星期日611、三基色信號電壓VR(R)

,VG(G)

,VB(B)的帶寬都為6MHZ，總帶寬為18MHZ。2、不能兼容:黑白電視接收機能夠接收彩色電視廣播稱兼容:彩色電視接收機能夠接收黑白電視廣播稱逆兼容.黑白攝像機傳輸通道黑白電視系統(tǒng)簡圖彩色電視系統(tǒng)簡圖2.4.2亮度信號，色差信號及其組成原理黑白接收機2021/10/10星期日621、三基色信號電壓VR(R)

,VG(G)

,VB(B)的帶寬都為6MHZ，總帶寬為18MHZ。2、不能兼容:兼容:黑白電視接收機能夠接收彩色電視廣播逆兼容:彩色電視接收機能夠接收黑白電視廣播彩色電視系統(tǒng)簡圖2.4.2亮度信號，色差信號及其組成原理2021/10/10星期日63由三個基色信號組成的新的信號必須滿足以下幾個條件：1.為了兼容，必須傳送一個代表圖像亮度的亮度信號，還必須傳送代表圖像色調(diào)和飽和度的色度信號。2.有利于實現(xiàn)恒定亮度原理。3.有利于實現(xiàn)高頻混合原理。4.三個基色信號和三個傳輸信號之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系要簡單。2021/10/10星期日64Y=0.30R+0.59G+0.11BR-Y=R-(0.30R+0.59G+0.11B)

(0.30)=0.70R-0.59G-0.11BR+0.59G+0.11BB-Y=B-(0.30R+0.59G+0.11B))=-0.30R-0.59G+0.89BG-Y=G-(0.30R+0.59G+0.11B)

=-0.30R+0.41G-0.11B

三個色差信號只有兩個是獨立的，例如：(0.30+0.59+0.11)Y=0.30R+0.59G+0.11B30Y+0.59Y+0.11Y=0.30R+0.59G+0.11B0.59(G-Y)=-0.30(R-Y)–0.11(B-Y)(G-Y)=-0.30/0.59(R-Y)-0.11/0.59(B-Y)

亮度信號，色差信號和三基色信號之間的關(guān)系：2021/10/10星期日65編碼矩陣解碼矩陣顯像管RGBY(R-Y)(B-Y)Y(R-Y)(B-Y)RBGY矩陣-減法減法RGBYR-YB-Y反相壓縮反相壓縮加法加法加法加法YR-YB-YRGB攝像機2021/10/10星期日66RGBYR!R2R3R4(R-Y)/R1+(G-Y)/R2+(B-Y)/R3=Y/R4R/R1+G/R2+B/R3=(1/R1+1/R2+1/R3+1/R4)Y1/R1+!R2+1/R3+1/R4=1/AR/R1+G/R2+B/R3=Y/AY=A/R1*R+A/R2*G+A/R3*B1/R1:1/R2:1/R3=0.30:0.59:0.112021/10/10星期日67傳輸亮度信號和色差信號的優(yōu)點1有利于兼容，Y代表圖像亮信息，(R-Y)、(B-Y)代表圖像色調(diào)和飽和度信息。2有利于實現(xiàn)恒定亮度原理。3有利于實現(xiàn)高頻混合原理。4當傳黑白圖象時，兩色差信號為零。(R=G=B,R-Y=B-Y=0)5三個基色信號和三個傳輸信號之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系簡單。2021/10/10星期日68編碼矩陣解碼矩陣顯像管RGBYR-YB-YYt(R-Y)t(B-Y)tRdGdBdRd=(R-Y)t+YtBd=(B-Y)t+YtGd=[-0.30/0.59(R-Y)t-0.11/0.59(B-Y)t]+Yt

設(shè)顯像管電光轉(zhuǎn)換特性是線性的

Yd=0.30Rd+0.59Gd+0.11Bd

=0.30[(R-Y)t+Yt]+0.59{[-0.30/0.59(R-Y)t-0.11/0.59(B-Y)t]+Yt}+0.11[(B-Y)t+Yt]=Yt

恒定亮度原理及其實現(xiàn)：恒定亮度原理:重現(xiàn)圖象的亮度只和亮度信號有關(guān)。2021/10/10星期日69編碼矩陣解碼矩陣顯像管RGBYR-YB-YRdGdBd高頻混合原理及其的實現(xiàn)：高頻混合原理：接收端所恢復的3個基色信號只含較低的頻率分量，其高頻分量用同一亮度的高頻部分來補充。低通低通6M6M6M低通6M6M6MR-YB-Y1.3M1.3M傳輸處理傳輸R-YB-YY6M1.3M1.3MRd=(R-Y)0-1.3+Y0-1.3+Y1.3-6=R0-1.3+Y1.3-6Bd=(B-Y)0-1.3+Y0-1.3+Y1.3-6=B0-1.3+Y1.3-6Gd=(G-Y)0-1.3+Y0-1.3+Y1.3-6=G0-1.3+Y1.3-66M2021/10/10星期日70不同彩色時亮度信號和色差信號舉例：1.白色R=B=G=EY=0.30R+0.59G+0.11B=0.30E+0.59E+0.11E=ER-Y=E-E=0B-Y=E-E=0

2.灰色R=B=G=0.5EY=0.30R+0.59G+0.11B=0.30*0.5E+0.59*0.5E+0.11*0.5E=0.5E

R-Y=0.5E-0.5E=0B-Y=0.5E-0.5E=0

結(jié)論:1.黑白圖像,圖像越亮,Y電平越高,R-Y=B-Y=0

2021/10/10星期日711.飽和品紅色R=B=EG=0Y=0.30R+0.59G+0.11B=0.30E+0.11E=0.41E

R-Y=E-0.41E=0.59EB-Y=E-041E=0.59E

2.未飽和品紅色R=B=EG=0.2EY=0.30R+0.59G+0.11B=0.30E+0.11E+0.59*0.2E=0.53E

R-Y=E-0.53E=0.47EB-Y=E-0.53E=0.47E3.飽和黃色R=G=EB=0Y=0.30R+0.59G+0.11B=0.30E+0.59E=0.89E

R-Y=E-0.89E=0.11EB-Y=0-0.89E=-0.89E結(jié)論:2.彩色圖像,色調(diào)相同，飽和度越低,Y電平越高,R-YB-Y電平越低；3.飽和度相同，色調(diào)不同Y,R-YB-Y電平都不同。

2021/10/10星期日72R0G0B0RGBYR-YB-YYR-YB-YRdGdBdYd=0.30(Rd)2+0.59(Gd)2+0.11(Bd)2

=0.30[(R-Y)+Y]2+0.59[(G-Y)+Y]2+0.11[(B-Y)+Y]2

=Y2+0.30(R-Y)2+0.59(G-Y)2+0.11(B-Y)

2

=Y2+Ys(2)

編碼矩陣解碼矩陣顯像管Rd=(R-Y)+YBd=(B-Y)+YGd=(G-Y)+Y轉(zhuǎn)換特性的非線性對實現(xiàn)恒定亮度原理的影響2021/10/10星期日73R0G0B0RGBYR-YB-YYR-YB-YRdGdBd編碼矩陣解碼矩陣顯像管轉(zhuǎn)換特性的非線性對實現(xiàn)恒定亮度原理的影響恒定亮度指數(shù):黑白圖像：彩色圖像：Y0為原景物的亮度。Y為實際傳送的亮度信號。為由傳送的亮度信號所重現(xiàn)的圖像亮度。2021/10/10星期日74恒定亮度指數(shù)：Y0為原景物的亮度。Y為實際傳送的亮度信號。為由傳送的亮度信號所重