电视原理第二章电视图像传送原理.ppt
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1、第第2章章电视图像传送原理电视图像传送原理2.1电视传像原理电视传像原理2.2黑白全电视信号黑白全电视信号2.1电视传像原理电视传像原理传传输输语语音音信信号号的的无无线线电电广广播播,主主要要包包括括发发射射与与接接收收两两大大部部分分。在在发发端端主主要要完完成成将将语语音音变变为为电电信信号号(称称音音频频信信号号),并并经经放放大大、调调制制,然然后后由由天天线线以以高高频频电电磁磁波波形形式式发发射射出出去去。收收端端则则正正好好相相反反,将将收收到到的的高高频频电电磁磁波波经经高高放放、解解调调、音音频频放放大大,最最后后送扬声器发出声音。送扬声器发出声音。2第二章第二章电视图像传
2、送原理电视图像传送原理电电视视广广播播有有开开路路与与闭闭路路之之分分。开开路路系系统统,即即无无线线电电视视广广播播系系统统,其其原原理理与与语语音音广广播播类类似似,但但无无论论是是发发端端还还是是收收端端,都远比语音广播复杂。都远比语音广播复杂。闭闭路路电电视视系系统统所所不不同同的的只只是是传传送送电电视信号由同轴电缆完成而已。视信号由同轴电缆完成而已。3第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理图图21 无线电视广播系统原理方框图无线电视广播系统原理方框图4第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理2.1.1像素的概念像素的概念黑黑白白图图像像是是由由紧紧密密相相邻邻的的细细小小
3、点点组组成成的的,这这些些细细小小点点构构成成一一幅幅图图像像的的基基本本单单元元称称为为像像素素,像像素素越越小小,单单位位面面积积上上的的像像素素数目越多,图像越清晰。数目越多,图像越清晰。图像并行传送:(无法实现)图像并行传送:(无法实现)理论上讲,可同时把不同位置上具有理论上讲,可同时把不同位置上具有不同亮度的像素转变成相应的电信号,再不同亮度的像素转变成相应的电信号,再分别用各个相应信道把这些信号同时传送分别用各个相应信道把这些信号同时传送出去。出去。5第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理并行传送演示并行传送演示图图像像顺顺序序传传送送:把把被被传传送送的的图图像像上上各各个
4、个像像素素的的亮亮度度按按照照一一定定顺顺序序转转变变成成电电信信号号,并并且且依依次次传传送送出出去去,在在接接收收端端的的屏屏幕幕上上,再再按按照照同同样样的的顺顺序序将将各各个个电电信信号号在在相相应应的的位位置置上上转变为光信号。转变为光信号。只只要这种顺序传送进行得足够快,那么由要这种顺序传送进行得足够快,那么由于人眼的视觉惰性和发光材料的余辉特性,于人眼的视觉惰性和发光材料的余辉特性,就会使观察者感觉到整幅图像同时进行,这就会使观察者感觉到整幅图像同时进行,这种按照顺序传送图像像素的方法构成的电视种按照顺序传送图像像素的方法构成的电视系统,称为顺序传送系统。如图系统,称为顺序传送系
5、统。如图2-2所示。所示。这种顺序传送必须:这种顺序传送必须:1、迅速;、迅速;2、准确。、准确。第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理6 图图22 顺序传送像素示意图顺序传送像素示意图 7动画演示顺序传送制动画演示顺序传送制第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理 2.1.2显像管显像管显像管是在接收端重现图像的电真空器显像管是在接收端重现图像的电真空器件,主要由电子枪、荧光屏、偏转线圈等组件,主要由电子枪、荧光屏、偏转线圈等组成。成。由阴极发射出的电子束,在偏转线圈所由阴极发射出的电子束,在偏转线圈所产生的磁场力作用下,按从左到右,从上到产生的磁场力作用下,按从左到右,从上到下的
6、顺序依次轰击荧光屏。屏面上涂有荧光下的顺序依次轰击荧光屏。屏面上涂有荧光粉,在电子束轰击下荧光粉发光,其发光亮粉,在电子束轰击下荧光粉发光,其发光亮度正比于电子束携带的能量。度正比于电子束携带的能量。第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理8 图图2-3 偏转线圈结构示意图偏转线圈结构示意图(a)行偏转线圈行偏转线圈;(b)场偏转线圈场偏转线圈第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理9若将摄像端送来的信号加到显像管电若将摄像端送来的信号加到显像管电子枪的阴极与栅极之间,就可以控制电子子枪的阴极与栅极之间,就可以控制电子束携带的能量,使荧光屏的发光强度受图束携带的能量,使荧光屏的发光强度
7、受图像信号的控制。像信号的控制。设显像管的电一光转换是线性的设显像管的电一光转换是线性的(实际实际为非线性的为非线性的),那么,屏幕上重现的图像,那么,屏幕上重现的图像,其各像素的亮度都正比于所摄图像相应各其各像素的亮度都正比于所摄图像相应各像素的亮度,屏幕上便重现了发端的原图像素的亮度,屏幕上便重现了发端的原图像。像。第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理显像管电子运动演示动画显像管电子运动演示动画102.1.2电子扫描电子扫描1.逐行扫描逐行扫描在在电电视视系系统统中中,摄摄像像管管和和显显像像管管的的外外面面都都装装有有偏偏转转线线圈圈,当当线线圈圈中中分分别别流流过过如如图图24
8、所所示示的的行行、场场锯锯齿齿波波扫扫描描电电流流时时就就会会产产生生相相应应的的垂垂直直方方向向与与水水平平方方向向的的偏偏转转磁磁场场,在在这这两两个个磁磁场场的的共共同同作作用用下下,使使电电子束作水平与垂直方向的扫描运动。子束作水平与垂直方向的扫描运动。11第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理12第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理 图图 2-4 逐行扫描电流和光栅逐行扫描电流和光栅(a)行扫描电流;行扫描电流;(b)帧扫描电流;帧扫描电流;(c)扫描光栅扫描光栅 由由于于在在图图2-4所所示示的的锯锯齿齿波波电电流流作作用用下下,电电子子束束产产生生自自左左向向右右、
9、自自上上而而下下,一一行行紧紧挨挨一一行行的的运运动动,因因而而称称其其为为逐逐行行扫描。扫描。(1)电子束偏转的基本原理。电子束偏转的基本原理。13第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理 图图2-5 光栅形状光栅形状(a)只有行扫描只有行扫描;(b)只有场扫描只有场扫描;(c)行、场扫描同时存行、场扫描同时存在在 14第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理行场扫描原理示意图行场扫描原理示意图图图2-6扫描电流幅度不足时产生的失真扫描电流幅度不足时产生的失真 (a)行扫描幅度小行扫描幅度小;(b)场扫描幅度小场扫描幅度小15第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理(2)扫描电流
10、的非线性对显示图像的影响。扫描电流的非线性对显示图像的影响。2.隔行扫描隔行扫描所所谓谓隔隔行行扫扫描描,就就是是在在每每帧帧扫扫描描行行数数仍仍为为625行行不不变变的的情情况况下下,将将每每帧帧图图像像分分为为两两场场来来传传送送,这这两两场场分分别别称称为为奇奇场场和和偶偶场场。奇奇数数场场传传送送1,3,5,奇奇数数行行;偶数场传送偶数场传送2,4,6,偶数行。偶数行。16第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理 图图2-7 隔行扫描光栅及电流波形隔行扫描光栅及电流波形(a)每帧光栅每帧光栅;(b)行扫描电流波形行扫描电流波形;(c)场扫描电流波场扫描电流波形形 17第二章第二章电
11、视图像传送原理电视图像传送原理第第一一场场(奇奇场场),从从左左上上角角开开始始按按1-1,3-3,顺顺序序扫扫描描,直直到到最最下下面面的的中中点点a为为止止,共共计计行行,完完成成了了第第一一场场正正程程扫描。扫描。18第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理第二场第二场(偶场偶场),扫描从,扫描从a点开始点开始,先先完成第一场扫描留下的半行完成第一场扫描留下的半行a11行的行的扫描扫描,接着完成接着完成2-2,4-4,等偶数行的扫等偶数行的扫描。描。隔行扫描动画演示隔行扫描动画演示作业:第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理电视图像基本参数电视图像基本参数图像宽高比图像宽高比图
12、像宽高比也称幅型比。根据人眼的视图像宽高比也称幅型比。根据人眼的视觉特性,视觉最清楚的范围是垂直视角为觉特性,视觉最清楚的范围是垂直视角为15,水平视角为,水平视角为20的一个矩形视野,的一个矩形视野,因因而电视接收机的屏幕通常为矩形,而电视接收机的屏幕通常为矩形,矩形画矩形画面的宽高比为面的宽高比为4 3。2.2黑白全电视信号黑白全电视信号20第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理 矩形屏幕的大小用对角线长度表示,矩形屏幕的大小用对角线长度表示,并习惯用英寸作单位,并习惯用英寸作单位,一般家用电视机的一般家用电视机的35cm(14英寸)、英寸)、46cm(18英寸)、英寸)、51cm(
13、20英寸)、英寸)、74cm(29英寸)等英寸)等都是指屏幕对角线长度。都是指屏幕对角线长度。观看电视的最佳距离分别为观看电视的最佳距离分别为2m、2.5m、3m、4m,眼睛应与荧光屏中心处眼睛应与荧光屏中心处在同一水平线。在同一水平线。为增强临场感与真实感,为增强临场感与真实感,还可加大幅型比,还可加大幅型比,例如,例如,高清晰度电视或高清晰度电视或大屏幕高质量电视要求水平视角加大,大屏幕高质量电视要求水平视角加大,观观看距离约为屏高的三倍,看距离约为屏高的三倍,幅型比定为幅型比定为16 9。21第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理 2.2.2 场频场频 选选择择场场扫扫描描频频率率
14、主主要要应应考考虑虑不不能能出出现现光光栅栅闪闪烁烁。人人眼眼的的临临界界闪闪烁烁频频率率与与屏屏幕幕亮亮度度、图图像像内内容容、观观看看条条件件以以及及荧荧光光粉粉的的余余辉辉时时间间等等因因素素有有关关,为为了了不不引引起起人人眼眼的的闪闪烁烁感感觉觉,场场频频应应高高于于48 Hz。随随着着屏屏幕幕亮亮度度的的提提高高,屏屏幕幕尺尺寸寸的的加加大大,观观看看距距离离的的变变近,场频应相应提高。近,场频应相应提高。22第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理 场场频频的的选选择择还还要要考考虑虑交交流流电电源源对对电电视视图图像像的的影影响响。电电视视接接收收机机电电源源滤滤波波不不良
15、良或或因因杂杂散散电电源源磁磁场场的的影影响响,交交流流电电源源干干扰扰混混入入视视频频信信号号中中,都都会会使使图图像像产产生生一一种种垂垂直直方方向向的的明明暗暗变变化化,或或呈呈现现为为一二条水平暗条。一二条水平暗条。当当电电源源频频率率与与场场频频相相同同并并与与电电源源同同步步时时,这这些些干干扰扰在在图图像像上上是是固固定定不不动动的的,只只要要不不太太大大,眼眼睛睛是是感感觉觉不不出出来来的的;当当电电源源频频率率与与场场频频不不同同时时,干干扰扰图图形形将将是是移移动动的的,以以两两个个频频率率的的差差频频向向上上或或向下滚动,俗称向下滚动,俗称“滚道滚道”。23第二章第二章电
16、视图像传送原理电视图像传送原理扫描频率对重现图像的影响扫描频率对重现图像的影响 交交流流电电源源干干扰扰若若加加在在行行锯锯齿齿波波上上,会会造造成成光光栅栅扭扭曲曲。当当场场频频与与电电源源频频率率不不同同时时,光栅不但扭曲而且摆动。光栅不但扭曲而且摆动。因因此此在在制制定定电电视视标标准准时时都都规规定定场场频频与与本本国国的的电电网网频频率率相相同同。在在我我国国电电视视标标准准中中,场场频频选选为为50 Hz。随随着着新新型型荧荧光光粉粉的的出出现现,电电视视屏屏幕幕亮亮度度不不断断提提高高,一一些些高高亮亮度度的的画画面面常常会会引引起起闪闪烁烁感感觉觉,而而现现代代接接收收机机生生
17、产产工工艺艺水水平平已已能能消消除除电电源源干干扰扰,所所以以将将来来会会采用比采用比50 Hz更高的场频。更高的场频。24第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理2.2.3 行频行频目前世界上采用的标准扫描行数有目前世界上采用的标准扫描行数有625行和行和525行,行,我国采用我国采用625行。行。在在20世世纪纪50年年代代,电电视视机机以以12英英寸寸和和14英英寸寸为为主主,所所以以行行数数选选择择了了625行行。随随着着大大屏屏幕幕电电视视的的发发展展,625行行的的标标准准明明显显偏偏低低,在在高高清清晰晰度度电电视视中中,为为了了获获得得临临场场感感和和真真实实感感,扫扫描描
18、行行数数已已增增加加到到1200行以上。行以上。25第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理场频已经确定为场频已经确定为fV=50Hz,由于采用由于采用隔行扫描,隔行扫描,则帧频则帧频fZ=25Hz,也就是说,也就是说,一帧扫描时间一帧扫描时间TZ=40ms。当扫描行数选定为当扫描行数选定为Z=625后,后,行扫描时行扫描时间间TH=TZ/Z=40ms/625=64s,行频行频fH=fZZ=25Hz625=15625Hz。26第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理 2.2.4主体信号主体信号图像信号图像信号1.图像信号及其特征图像信号及其特征图像信号是由摄像管将明暗不同的景像图像信号
19、是由摄像管将明暗不同的景像转变而得的电信号。转变而得的电信号。由图由图2-8可见,图像信号具有如下特征可见,图像信号具有如下特征:(1)含直流,即图像信号具有平均直流成含直流,即图像信号具有平均直流成分,其数值确定了图像信号的背景亮度。分,其数值确定了图像信号的背景亮度。第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理 (2)对于一般活动图像,相邻两行或相邻对于一般活动图像,相邻两行或相邻两帧信号间具有较强的相关性。两帧信号间具有较强的相关性。图图2-8图像信号图像信号(a)正正极极性性亮亮度度递递减减信号信号;(b)负负极极性性亮亮度度递递减减信号信号;(c)一一般般的的负负极极性性图图像信号像
20、信号 28第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理2.2.5消隐信号和同步信号消隐信号和同步信号显显像像管管电电子子束束在在行行、场场扫扫描描正正程程期期间间重重现现图图像像信信号号,在在行行、场场扫扫描描逆逆程程期期间间形形成成回回扫扫线线。因因为为摄摄像像机机在在行行、场场扫扫描描逆逆程程发发出出消消隐隐信信号号令令电电视视接接收收机机显显像像管管电电子子束束截截止止,所所以以消消除除了了显显像像管管在在行行、场场扫扫描描逆逆程期间产生的回扫线。程期间产生的回扫线。29第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理消隐信号分为行消隐信号和场消隐信消隐信号分为行消隐信号和场消隐信号。号。行
21、消隐信号的宽度为行消隐信号的宽度为12s,场消隐场消隐信号的宽度为信号的宽度为25TH+12s。因为采用隔因为采用隔行扫描,行扫描,奇数场的场消隐起点与前面的一奇数场的场消隐起点与前面的一个行消隐差半行,个行消隐差半行,偶数场的场消隐起点与偶数场的场消隐起点与前面的一个行消隐相差一行前面的一个行消隐相差一行,如图如图2-9所示。所示。行消隐信号和场消隐信号合在一起称为复行消隐信号和场消隐信号合在一起称为复合消隐信号。合消隐信号。30第二章第二章电视图像传送原理电视图像传送原理图图 2-9 复合消隐信号复合消隐信号(a)奇数场;奇数场;(b)偶数场偶数场31第二章第二章电视图像传送原理电视图像传
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