第1.2讲光电转换与电子扫描精.ppt

第1.2讲光电转换与电子扫描第1页，本讲稿共27页图像的分解与重现图像的分解与重现电子扫描电子扫描电子偏转原理电子偏转原理本次课内容简介本次课内容简介教学重点与难点教学重点与难点1 1、活动图像的实现；、活动图像的实现；2 2、电子扫描方式的基本原理及扫描参数；、电子扫描方式的基本原理及扫描参数；3 3、偏转线圈的组成与偏转原理。、偏转线圈的组成与偏转原理。第2页，本讲稿共27页1.1 1.1 图像的分解与重现图像的分解与重现案例：案例：现象：我们仔细观察图像，发现图像是由许多小点现象：我们仔细观察图像，发现图像是由许多小点(像素像素)组成。组成。原因：在发送端，把图像样分解成小点（像素）并按顺序传输，在接收原因：在发送端，把图像样分解成小点（像素）并按顺序传输，在接收端再把小点按相同顺序还原。端再把小点按相同顺序还原。任务：本节主要介绍图像的分解与重现过程与原理。任务：本节主要介绍图像的分解与重现过程与原理。第3页，本讲稿共27页1 1、图像的分解、图像的分解 （1 1）像素：组成图像明暗相间的光点，是构成图像的基本单元。）像素：组成图像明暗相间的光点，是构成图像的基本单元。（2 2）像素与清晰度的关系：单位面积内，像素点越多，图像越）像素与清晰度的关系：单位面积内，像素点越多，图像越清晰。一幅图像约清晰。一幅图像约4444万个像素。万个像素。2 2、图像的重现、图像的重现（1 1）帧处理：把构成一幅图像的所有像素传送一遍。）帧处理：把构成一幅图像的所有像素传送一遍。（2 2）活动图像的传送）活动图像的传送 视觉惰性：当某一强度的光突然照射到人眼时，要经过一个短视觉惰性：当某一强度的光突然照射到人眼时，要经过一个短暂的时间后才会形成稳定的亮度感觉。当光突然消失时，亮度感觉并暂的时间后才会形成稳定的亮度感觉。当光突然消失时，亮度感觉并不立即消失，而有瞬间保留。不立即消失，而有瞬间保留。第4页，本讲稿共27页 人眼的视觉暂留时间约为人眼的视觉暂留时间约为0.1s0.1s临界闪烁频率：不会引起人眼闪烁感的最低重复频率。临界闪烁频率：不会引起人眼闪烁感的最低重复频率。f f0 0=45.8Hz=45.8Hz电影中：电影中：2424帧帧/S/S，每秒再遮挡，每秒再遮挡2424次，传送频率为次，传送频率为48Hz48Hz。电视中：电视中：2525帧帧/S/S，采用隔行扫描，传送频率为，采用隔行扫描，传送频率为50Hz50Hz。顺序传送：顺序传送：一幅图像的像素按照一定的顺序传送出去，在接收端再按相同的顺序一幅图像的像素按照一定的顺序传送出去，在接收端再按相同的顺序把电信号转换成相应亮度的像素，只要在把电信号转换成相应亮度的像素，只要在0.1S0.1S内完成一幅图像像素的光内完成一幅图像像素的光电转换，则人眼感觉到的是一幅完整的图像。电转换，则人眼感觉到的是一幅完整的图像。第5页，本讲稿共27页顺序传送示意图：顺序传送示意图：同步【点击观看点击观看】第6页，本讲稿共27页VcRLEVs视频信号3 3、图像的光电转换、图像的光电转换景物镜头光电靶电子束电子枪玻璃真空管偏转线圈（1 1）摄像管：将景物反射的光转换成电信号输出。摄像管：将景物反射的光转换成电信号输出。结构：如下图。结构：如下图。第7页，本讲稿共27页主要部件的作用：主要部件的作用：电子枪：发射电子束，使其电子枪：发射电子束，使其轰击光电靶。轰击光电靶。偏转线圈：产生水平和垂直偏转磁场，以保证电子束扫遍整个光电偏转线圈：产生水平和垂直偏转磁场，以保证电子束扫遍整个光电靶。靶。光电靶：其上有许多靶单元，每个靶单元受光照的强弱其阻值会光电靶：其上有许多靶单元，每个靶单元受光照的强弱其阻值会发生变化。发生变化。等效原理：等效原理：当电子束接触到靶面某单元时，就使阴极、信号板（靶）、负载、电当电子束接触到靶面某单元时，就使阴极、信号板（靶）、负载、电源构成一个回路，如下图所示：源构成一个回路，如下图所示：第8页，本讲稿共27页i束R靶电子枪RLVcVs图像信号亮暗toVS电视扫描等效原理图：电视扫描等效原理图：光越强光越强R R靶靶越小越小i i束束越大越大u uRLRL越大越大V Vs s越小越小结论：是负极性视频信号，即光线的强弱与视频信号的结论：是负极性视频信号，即光线的强弱与视频信号的电平高低成反比，我国采用负极性视频信号。电平高低成反比，我国采用负极性视频信号。【点击观看点击观看】第9页，本讲稿共27页（2 2）显像管：）显像管：管脚管脚电子枪电子枪偏转线圈偏转线圈屏面玻璃屏面玻璃荧光粉荧光粉铝镆铝镆 把接收机还原之后的视频信号转换成光信号，以再现图像。把接收机还原之后的视频信号转换成光信号，以再现图像。结构：如下图所示结构：如下图所示 第10页，本讲稿共27页工作过程：工作过程：V VS S变化变化U Ugkgk变化变化i i束束变化变化屏幕亮暗变化屏幕亮暗变化还原图像还原图像电子枪发射电子束轰击荧光粉发光；电子枪发射电子束轰击荧光粉发光；电子束受偏转磁场作用扫描荧光屏形成满屏光栅；电子束受偏转磁场作用扫描荧光屏形成满屏光栅；视频信号加到电子枪的阴极视频信号加到电子枪的阴极k k和栅极和栅极g g之间，发生如下变化：之间，发生如下变化：演演 示示第11页，本讲稿共27页1.2 1.2 电子扫描电子扫描案例：案例：现象：现象：CRTCRT电视中，屏幕有时会出现垂直一条亮线和电视中，屏幕有时会出现垂直一条亮线和水平一条亮线的现象。水平一条亮线的现象。原因原因:屏幕出现重直或水平亮线，主要是由于电子束没屏幕出现重直或水平亮线，主要是由于电子束没有作水平或垂直扫描引起。有作水平或垂直扫描引起。任务：什么是电子扫描？电子怎样进行扫描？本节内任务：什么是电子扫描？电子怎样进行扫描？本节内容将解决这些问题。容将解决这些问题。第12页，本讲稿共27页1 1、逐行扫描、逐行扫描 （1 1）概念：）概念：电子束在荧光屏上一行接一行地扫完整个画面，这电子束在荧光屏上一行接一行地扫完整个画面，这种扫描方式称为逐行扫描，如图所示：种扫描方式称为逐行扫描，如图所示：A 1 2 3 4 5 .nB第13页，本讲稿共27页行扫描：水平方向的扫描行扫描：水平方向的扫描从左到右（行正程：显示图像）从左到右（行正程：显示图像）从右到左（行逆程：要消隐）从右到左（行逆程：要消隐）场扫描：垂直方向的扫描场扫描：垂直方向的扫描从从A A到到B B（场正程：显示图像）（场正程：显示图像）从从B B到到A A（场逆程：要消隐）（场逆程：要消隐）（2 2）扫描过程）扫描过程 （3 3）逐行扫描逐行扫描缺点：缺点：按标准按标准25Hz/s25Hz/s传送图像，图像有闪烁感。如果每秒传送传送图像，图像有闪烁感。如果每秒传送5050帧，又帧，又会使电视信号所占频带太宽。会使电视信号所占频带太宽。第14页，本讲稿共27页2 2、隔行扫描原理、隔行扫描原理奇数场奇数场偶数场偶数场（1 1）隔行扫描的原理）隔行扫描的原理 把一幅图像分解成两场，即由奇数行（把一幅图像分解成两场，即由奇数行（1 1、3 3、5 5）构成的奇）构成的奇数场，由偶数行（数场，由偶数行（2 2、4 4、6 6.）构成的偶数场，扫描时先扫奇数）构成的偶数场，扫描时先扫奇数场，全部奇数行扫完后，再扫偶数场，然后把偶数场相嵌在奇数场，全部奇数行扫完后，再扫偶数场，然后把偶数场相嵌在奇数场中，完成一幅图像的扫描。场中，完成一幅图像的扫描。【点击观看点击观看】第15页，本讲稿共27页 隔行扫描重现图像示意图隔行扫描重现图像示意图（a a）奇数场）奇数场 （b b）偶数场）偶数场 （c c）合成图像）合成图像第16页，本讲稿共27页（2 2）隔行扫描的实现条件：一幅图像的总行数）隔行扫描的实现条件：一幅图像的总行数z z为奇数行。为奇数行。（3 3）扫描行数确定：依据人眼分辨能力确定。）扫描行数确定：依据人眼分辨能力确定。我国为我国为625625行行(PAL)(PAL)，美国、日本为，美国、日本为525525行行(NTSC)(NTSC)。3 3、电子扫描参数（电子扫描参数（PALPAL制）制）（1 1）行扫描参数：）行扫描参数：行频行频 f fH H ：15625Hz(62525)15625Hz(62525)行周期行周期T TH H：64s64s 行正程时间行正程时间T THSHS：52s 52s 行逆程时间行逆程时间T THRHR：12s12s（2 2）场扫描参数：）场扫描参数：场频场频 f fV V ：50 Hz50 Hz（帧频（帧频25 Hz25 Hz）场周期场周期T TV V：20ms20ms 场正程时间场正程时间T TVSVS：18.4ms 18.4ms 场逆程时间场逆程时间T TVRVR：1.6ms1.6ms第17页，本讲稿共27页（3 3）行数：）行数：每帧扫描行数每帧扫描行数625625行，除去一帧扫描中消隐的行，除去一帧扫描中消隐的5050行，每帧显行，每帧显示行数示行数Z Z：575575行行 每场扫描行数：每场扫描行数：312.5312.5行行 每场显示行数：每场显示行数：287.5287.5行行（4 4）一幅图像的像素数：）一幅图像的像素数：X X5755753 34 4总像素总像素=575=575(5754/3)(5754/3)4444万万（5 5）图像信号的最高频率：）图像信号的最高频率：(5754/3)/2=766/2=383(5754/3)/2=766/2=383(一行内信号变化次数）一行内信号变化次数）第18页，本讲稿共27页 62525383=6M(1s 62525383=6M(1s内的信号变化次数）内的信号变化次数）PALPAL制中电视图像带宽为制中电视图像带宽为6 MHz6 MHz，范围为，范围为0-6MHz0-6MHz。4 4、电子偏转原理、电子偏转原理（1 1）概念：利用电子束在电场或磁场中受力的作用而改变运动）概念：利用电子束在电场或磁场中受力的作用而改变运动方向的效应，称为静电偏转或磁偏转。方向的效应，称为静电偏转或磁偏转。（2 2）目的：是保证电子扫描重现光栅的重要措施。）目的：是保证电子扫描重现光栅的重要措施。（3 3）偏转线圈：（以黑白电视为例）偏转线圈：（以黑白电视为例）第19页，本讲稿共27页 行偏转线圈：呈喇叭形，分上下两个行偏转线圈：呈喇叭形，分上下两个绕组。绕组。行偏转线圈行偏转线圈场偏转线圈场偏转线圈接接线线柱柱磁磁环环中心位置调节器中心位置调节器 场偏转线圈：呈环形，分上下两个绕组。场偏转线圈：呈环形，分上下两个绕组。磁环：提高场偏转线圈的磁感应强度。磁环：提高场偏转线圈的磁感应强度。中心位置调节器：调整光栅的中心位置。中心位置调节器：调整光栅的中心位置。*行偏转线圈的直流阻值约为几欧，场偏行偏转线圈的直流阻值约为几欧，场偏转线圈的直流阻值约为十几欧。转线圈的直流阻值约为十几欧。第20页，本讲稿共27页彩电偏转线圈实物图第21页，本讲稿共27页（4 4）偏转原理）偏转原理t0t1t2t3t4t5it3t2t4t1(t5)中点中点安培定则：判定磁场方向安培定则：判定磁场方向左手定则：判定电子运动方向左手定则：判定电子运动方向行锯齿波电流行锯齿波电流电子偏转电子偏转方向方向电子束流方向电子束流方向与电流方向相反与电流方向相反电子枪电子枪B行偏转原理行偏转原理第22页，本讲稿共27页场偏转原理：在场偏转线圈中通入场偏转原理：在场偏转线圈中通入50Hz50Hz锯齿波电流。锯齿波电流。t0t1t2t3t4t5it3t2t4 t1(t5)中点只有同时加入行、场电流，电子束同时作水只有同时加入行、场电流，电子束同时作水平和垂直运动，才会形成光栅平和垂直运动，才会形成光栅注意：若只有行电流，则屏幕呈水平亮线。注意：若只有行电流，则屏幕呈水平亮线。注意：只有场电流，屏幕呈垂直一条亮线注意：只有场电流，屏幕呈垂直一条亮线第23页，本讲稿共27页（5 5）光栅的几何失真）光栅的几何失真 桶形失真桶形失真枕形失真枕形失真平行四边形失真平行四边形失真磁场不均匀造成的失真磁场不均匀造成的失真：第24页，本讲稿共27页（a）线性良好的扫描电流及对应的图像 iH/iVot扫描电流引起。扫描电流引起。（b）行扫描电流非线性及对应的图像 iHot（c）场扫描电流非线性及对应的图像 iVto.扫描电流正程非线性变化。扫描电流正程非线性变化。第25页，本讲稿共27页（a）行扫描电流幅度不足.扫描电流幅度不足引起的失真扫描电流幅度不足引起的失真（b）场扫描电流幅度不足第26页，本讲稿共27页本次课小结：本次课小结：1 1、图像的分解与光电转换；、图像的分解与光电转换；2 2、活动图像的实现与电光转换；、活动图像的实现与电光转换；3 3、逐行扫描；、逐行扫描；4 4、隔行扫描；、隔行扫描；5 5、扫描参数；、扫描参数；6 6、偏转线圈结构与偏转原理。、偏转线圈结构与偏转原理。本次课作业：本次课作业：P36P36：1-11-1、1-21-2、1-31-3、1-41-4第27页，本讲稿共27页