电视原理电视传像基本原理课件.ppt

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1、第二章第二章.电视传像基本原理电视传像基本原理2.1电视系统的组成原理2.2电视扫描原理2.3电视图象的基本参量2.4视频图象信号2.5视频图象信号的数字化与分量编码第二章 电视传像基本原理n电视系统的组成：由电视系统的组成：由摄像摄像、传输传输、显像显像三部分组成。三部分组成。n其中涉及其中涉及信号形式变换信号形式变换、信号选择与编码信号选择与编码、各种参各种参量的确定、失真的校正量的确定、失真的校正等一系列传输、处等一系列传输、处理信号理信号的方法与原理。的方法与原理。n一、电视系统组成原理一、电视系统组成原理n1、图像的表示法、图像的表示法n亮度亮度L=fL(x,y,z,t）n色调色调H

2、=fH(x,y,z,t)n色饱和度色饱和度S=fS(x,y,z,t)n亮度方程亮度方程:L=fL(x,y,t)图像的顺 序传输n什么是像素什么是像素A和和B?n构成一幅图像的基本单构成一幅图像的基本单元元n传送的种类传送的种类n同时制：同时制：信道太多信道太多n顺序制：顺序制：保持同步保持同步n什么是扫描什么是扫描n将图像转变成顺序传送将图像转变成顺序传送的电信号的过程的电信号的过程。n 顺序传送电视系顺序传送电视系统统AB像素的概念像素的概念 像素的传送具有以下两个特点像素的传送具有以下两个特点:第一是要求传送速度快。第一是要求传送速度快。第二是传送要准确第二是传送要准确顺序传输电视系统顺序

3、传输电视系统传输通道112233 传输语音信号的无线电广播传输语音信号的无线电广播,主要包括发射与接主要包括发射与接收两大部分。在发端主要完成将收两大部分。在发端主要完成将语音语音变为变为电信号电信号(称称音频信号音频信号),并经放大、调制并经放大、调制,然后由天线以然后由天线以高频高频电磁波形电磁波形式发射出去。收端则正好相反式发射出去。收端则正好相反,将收到的将收到的高频电磁波经高放、解调、音频放大高频电磁波经高放、解调、音频放大,最后送最后送扬声扬声器发出声音器发出声音。图。图1给出了无线电语音广播原理图。给出了无线电语音广播原理图。(音频技术）音频技术）摄像机摄像机显示器件显示器件CC

4、D是一种金属氧化物是一种金属氧化物半导体（半导体（MOS）集成电）集成电路器件路器件帧转移结构方式帧转移结构方式该器件所需时钟该器件所需时钟系统比较简单，系统比较简单，包括光敏成像区包括光敏成像区和有相同像素的、和有相同像素的、遮光的存储区。并遮光的存储区。并由此读出信号。由此读出信号。当光敏区受光照时，当光敏区受光照时，积累起电荷图象后，积累起电荷图象后，就迅速地转移到存就迅速地转移到存储区，然后光敏区储区，然后光敏区又开始新的电荷又开始新的电荷积累过程。积累过程。电子扫描电子扫描 1.逐行扫描逐行扫描 在电视系统中在电视系统中,摄像管和显像管的外面都装摄像管和显像管的外面都装有偏转线圈有偏

5、转线圈,当当线圈中分别流过线圈中分别流过如图所示的如图所示的行、行、场锯齿波扫描电流场锯齿波扫描电流时就会产生时就会产生相应的垂直方向相应的垂直方向与与水平方向的偏转磁场水平方向的偏转磁场,在这两个磁场的共同作用在这两个磁场的共同作用下下,使电子束作使电子束作水平水平与与垂直方向垂直方向的扫描运动。的扫描运动。图图 逐行扫描电流波形逐行扫描电流波形(a)行扫描电流波形行扫描电流波形;(b)场扫描电流波形场扫描电流波形 据左手定则，电子束通过垂直磁场据左手定则，电子束通过垂直磁场应产生水平偏转，从而实现电子束应产生水平偏转，从而实现电子束的水平扫描。的水平扫描。图图 光栅形状光栅形状(a)只有行

6、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 图 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2.隔行扫描隔行扫描 所谓隔行扫描所谓隔行扫描,就是在就是在每帧扫描行数仍每帧扫描行数仍为为625行不变行不变的情况下的情况下,将将每帧图像分为两场每帧图像分为两场来传送来传送,这这两场分别称为奇场和偶场两场分别称为奇场和偶场。奇数场。奇数场传送传送1,3,5,奇数行奇数行;偶数场传送偶数场传送2,4,6,偶数偶数行行。图 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

7、描电流波形;(c)场扫描电流场扫描电流波形波形 第一场第一场(奇场奇场),从左上角开始按从左上角开始按11,33,顺序扫描顺序扫描,直到最下面的中点直到最下面的中点a为止为止,共计共计 行行,完成了第一场正程扫描。完成了第一场正程扫描。第二场第二场(偶场偶场),扫描从扫描从a点开始点开始,先完成先完成第一场扫描留下的半行第一场扫描留下的半行a11行的扫描行的扫描,接着完接着完成成22,44,等偶数行的扫描。等偶数行的扫描。扫描 n将图象转变成将图象转变成顺序传送顺序传送的电信号的过程，在的电信号的过程，在电视技术中称为扫描。电视技术中称为扫描。1：行扫描：行扫描：自左到右的扫描自左到右的扫描.

8、2：场扫描：场扫描：自上而下的扫描自上而下的扫描.L=fL(x,y,t)x=x1(t)y=y1(t)L=fLx1(t),y1(t),tuL=f(t)电视扫描已经把电视扫描已经把图象信息在空间（行）图象信息在空间（行）和和时间时间（场）（场）上上离散化离散化了，但在一定距离外观看仍了，但在一定距离外观看仍能形成连续的感觉。能形成连续的感觉。光和电的转换原理n一、摄像一、摄像n电子枪的组成：电子枪的组成：灯丝、阴极、灯丝、阴极、控制栅极、加速极和聚焦极控制栅极、加速极和聚焦极。n光电靶的等效电路光电靶的等效电路CnRnR1C1视频信号CEcc电源R 同时制彩电传送 RGBEREGEB镜头分色系统红

9、绿蓝信号处理与传送ER0EG0EB0EREGEB彩色显像管1/1/1/彩色显像管EREGEB电子枪偏转线圈荧光屏彩色图像的重现（同时投影混色法）红管绿管蓝管银幕投影管 电视扫描原理n一、逐行扫描n一行紧跟一行的扫描方式。TvtTvriviH 隔行扫描 n一、隔行扫描的提出一、隔行扫描的提出n1：定义、是将：定义、是将一帧电视图像一帧电视图像分成分成两场两场进行扫描（从进行扫描（从上到下为一场）。上到下为一场）。n帧频帧频=25Hz场频场频=50Hzn帧周期帧周期=40ms场周期场周期=20msn2：隔行扫描的缺点：隔行扫描的缺点n（1）行间闪烁效应）行间闪烁效应,n（2）并行现象）并行现象,n

10、（3）“锯齿现象锯齿现象”.隔行扫描光栅n 9111112345678101112345678910aa135791113579aa246810246810a图 隔行扫描光栅及电流波形(a)每帧光栅;(b)行扫描电流波形;(c)场扫描电流波形 n第第一一场场(奇奇场场),从从左左上上角角开开始始按按11,33,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,完成了第一场正程扫描。完成了第一场正程扫描。n第第二二场场(偶偶场场),扫扫描描从从a点点开开始始,先先完完成成第第一一场场扫扫描描留留下下的的半半行行a11行行的的扫扫描描,接接着着完成完成22,44,等偶数行

11、的扫描。等偶数行的扫描。(a)正极性亮度递减信号正极性亮度递减信号;(b)负极性亮度递减信号负极性亮度递减信号;(c)一般的负极性图像信一般的负极性图像信号号(a)复合同步信号复合同步信号;(b)复合消隐信号复合消隐信号;(c)复合同步与复合消隐信复合同步与复合消隐信号号(a)分离电路原理图分离电路原理图;(b)各点波形各点波形(a)复合同步信号复合同步信号;(b)积分输出波形积分输出波形;(c)加有均衡脉冲的加有均衡脉冲的复合同步信号复合同步信号;(d)加有均衡脉冲后加有均衡脉冲后的积分器输出波形的积分器输出波形 扫描的同步n一、扫描的同步一、扫描的同步n什么是同步：是指什么是同步：是指接收

12、接收端端与与发射端发射端的扫描点有的扫描点有一一对应一一对应的几何位置。的几何位置。n二、消隐脉冲与复合同二、消隐脉冲与复合同步脉冲步脉冲n为了使扫描逆程光栅不为了使扫描逆程光栅不显示（消隐），需要加显示（消隐），需要加入行、场消隐脉冲，使入行、场消隐脉冲，使扫描逆程期间电子被截扫描逆程期间电子被截止。这时的图像信号电止。这时的图像信号电平称为平称为消隐电平。n同步同步发射极接收极AABBCC 视频系统n摄像系统摄像系统视频放大器视频放大器扫描高压电路扫描高压电路同步分离电路同步分离电路同步机同步机扫描电路扫描电路高压高压扫描电流扫描电流视频信号扫描电流扫描电流同步脉冲同步脉冲同步脉冲同步脉冲

13、消隐脉冲消隐脉冲视频信号视频信号同同步步脉脉冲冲复合同步和前后开槽脉冲复合同步和前后开槽脉冲开槽场同步脉冲与均衡脉冲第三节电视图像的基本参数n一、电视图像的基本特征：一、电视图像的基本特征：图像尺寸与几何形状图像尺寸与几何形状；图像图像对比度与亮度的层次对比度与亮度的层次；图像的色度图像的色度；图像的清晰度图像的清晰度；图图像的连续性像的连续性。n二、电视系统的一系列指标和标准二、电视系统的一系列指标和标准n扫描参量的选择（帧频、场频、行频、扫描行数扫描参量的选择（帧频、场频、行频、扫描行数）；）；系系统通频带的选取统通频带的选取；n系统系统校正系数的确定校正系数的确定；n系统系统各种非线性失

14、真系数各种非线性失真系数的确定；的确定；n彩色电视制式彩色电视制式的确定；的确定；n荧光荧光粉色度坐标与基准白粉色度坐标与基准白的确定的确定。帧频帧频=25HZ行频行频=15625HZ扫描行数扫描行数=625行行 图像的几何特征 n常见的几种失真常见的几种失真方式方式n行线性失真行线性失真n场线性失真场线性失真n枕形失真枕形失真n桶形失真桶形失真nS形扭曲失真形扭曲失真n图形和波形在图形和波形在P60DminHmaxHminDmax图像的连续性与场频的确定n选择选择场扫描频率时场扫描频率时要考虑不要考虑不出现光栅闪烁出现光栅闪烁、不易不易受干扰、传送活动图像时有连续感觉、图像信号受干扰、传送活

15、动图像时有连续感觉、图像信号占用频带不应太宽占用频带不应太宽。fc=algLm+b(Lm是光脉是光脉冲宽度冲宽度）n人眼的人眼的临界闪烁频率临界闪烁频率与许多因素有关：与许多因素有关：n屏幕亮度屏幕亮度、图像内容的变化图像内容的变化、观看条件观看条件以及以及荧荧光粉光粉的的余辉时间余辉时间。n场频场频fv和和电源工作频率电源工作频率f=50HZ有关有关。扫描电流与重现图像的关系扫描电流与重现图像的关系(a)线性扫描线性扫描,图像无失真图像无失真;(b)行扫描非线性行扫描非线性,产生左伸、右缩的非线性失真产生左伸、右缩的非线性失真;(c)场扫描非线性场扫描非线性,产生上拉、下压的非线性失真产生上

16、拉、下压的非线性失真n一：清晰度与分解力一：清晰度与分解力n垂直分解力是指沿着图象垂直方向上能够分辨的象素数目。其垂直分解力是指沿着图象垂直方向上能够分辨的象素数目。其一，它与分解图象有效行数（一，它与分解图象有效行数（1）Z成正比；成正比；n其二，它与扫描电子束和被扫描象素的相对位置有关，如图下其二，它与扫描电子束和被扫描象素的相对位置有关，如图下所示。当电子束与被扫描象素位置最佳时，如图（所示。当电子束与被扫描象素位置最佳时，如图（a）的左列所）的左列所示，分解力示，分解力M（1）Z为最高；当两者相互位置如图（为最高；当两者相互位置如图（a）的中列所示时，分解力最低。只有将垂直象素点减半，

17、方可分的中列所示时，分解力最低。只有将垂直象素点减半，方可分解，故解，故M（1）Z/2。根据大量图象的统计平均得到：。根据大量图象的统计平均得到：n式中，式中，k1=0.7是克尔（是克尔（Kell）系数。按我国电视标准，）系数。按我国电视标准，Z625，0.08，故，故M400线。这相当于视力只有线。这相当于视力只有0.5（即（即视敏角为视敏角为2）的人所能分辨的线数，故目前的电视图象是不够）的人所能分辨的线数，故目前的电视图象是不够清晰的，要实现高清晰度电视，增加行数势在必行。清晰的，要实现高清晰度电视，增加行数势在必行。扫描行数及有关参数的确定1n图象清晰度是图象清晰度是主观感觉到的图象细

18、节的清晰程度主观感觉到的图象细节的清晰程度。n电视系统的分解力是电视系统的分解力是电视系统传送图象细节的能力电视系统传送图象细节的能力。n标称分解力标称分解力-用用扫描行数扫描行数来表示来表示电视系统的分解力电视系统的分解力。n二：垂直分解力二：垂直分解力n它取决于它取决于系统沿图象垂直方向所能分解的像素数系统沿图象垂直方向所能分解的像素数，它，它与与扫描行数扫描行数有关，但有关，但小于扫描行数小于扫描行数.n有效行数为有效行数为Z（1-）n垂直分解力垂直分解力M=KeKi（1-）ZnKi为隔行因子为隔行因子Ki=0.60.7nKe=0.76扫描行数及有关参数的确定2n一、图象清晰度一、图象清

19、晰度n它是指它是指人主观感觉到人主观感觉到的的图象重现景物细节的图象重现景物细节的可懂与逼真的程度可懂与逼真的程度。分别用人眼在。分别用人眼在水平方向或水平方向或垂直方向所能分辨的象素数垂直方向所能分辨的象素数来定量描述，相对来定量描述，相对应的称为水平清晰度和垂直清晰度；并用应的称为水平清晰度和垂直清晰度；并用“级级数数”或或“行数行数”作单位。清晰度既作单位。清晰度既与电视系统与电视系统本身的分解力有关，也与观察者的视力状况有本身的分解力有关，也与观察者的视力状况有关关。在评价图象清晰度时，应由一批视力正常。在评价图象清晰度时，应由一批视力正常的观众或专家来进行。的观众或专家来进行。n二、

20、电视系统的分解力二、电视系统的分解力n 它是指它是指电视系统本身分解象素的能力电视系统本身分解象素的能力，它，它不受不受人眼视力人眼视力的影响。电视系统分解力的高低，的影响。电视系统分解力的高低，可以通过专用仪器来测定。一般来说可以通过专用仪器来测定。一般来说扫描行数扫描行数越多，电子束聚焦适中，信道通频带越宽，电越多，电子束聚焦适中，信道通频带越宽，电视系统的分解力越高。视系统的分解力越高。n1.垂直分解力（垂直分解力（M）n垂直分解力是指垂直分解力是指沿着图象垂直方向上沿着图象垂直方向上能够能够分辨的象素数分辨的象素数目目。n其一，它与其一，它与分解图象有效行数（分解图象有效行数（1）Z成

21、正比成正比；n其二，它与扫描电子束和被扫描象素的相对位置有关，如其二，它与扫描电子束和被扫描象素的相对位置有关，如图图1.5-3所示。当电子束与被扫描象素位置最佳时，如图所示。当电子束与被扫描象素位置最佳时，如图（a）的左列所示，分解力）的左列所示，分解力M（1）Z为最高；当两为最高；当两者相互位置如图（者相互位置如图（a）的中列所示时，分解力最低。只有）的中列所示时，分解力最低。只有将垂直象素点减半，方可分解，故将垂直象素点减半，方可分解，故M（1）Z/2。根据大量图象的统计平均得到：根据大量图象的统计平均得到：n式中式中Ke=0.7是克尔（是克尔（Kell）系数。按我国电视标准，）系数。按

22、我国电视标准，Z625，0.08，故，故M400线。这相当于视力只有线。这相当于视力只有0.5（即视敏角为（即视敏角为2）的人所能分辨的线数，故目前的电）的人所能分辨的线数，故目前的电视图象是不够清晰的，要实现高清晰度电视，增加行数势视图象是不够清晰的，要实现高清晰度电视，增加行数势在必行。在必行。n2.2.水平分解力（水平分解力（N N）n 电视系统沿着电视系统沿着图象水平方向能分解的象素数图象水平方向能分解的象素数目目叫做水平分解力。水平方向的分解力由叫做水平分解力。水平方向的分解力由电视通电视通道设备的通频带宽度和电子束横截面道设备的通频带宽度和电子束横截面的大小决定。的大小决定。n视频

23、信号带宽、场频与扫描行数的确定视频信号带宽、场频与扫描行数的确定n一、视频信号的频带宽度一、视频信号的频带宽度n 图象信号又称视频信号图象信号又称视频信号。欲求其。欲求其频带宽度，频带宽度，必须知其最高和最低频率必须知其最高和最低频率。图象信号的。图象信号的最低频最低频率几乎接近于零率几乎接近于零。图。图1.5-71.5-7（a a）、（）、（b b）、）、（c c）所示的图象对应的频率分别为：）所示的图象对应的频率分别为：15625Hz15625Hz、31250Hz31250Hz和和50Hz50Hz。任一景物（或图象）都有一任一景物（或图象）都有一定的背景亮度定的背景亮度，反映在图象信号上是

24、信号的直反映在图象信号上是信号的直流分量，其频率接近于零流分量，其频率接近于零。n 图象细节越细，信号的频率越高。假设传图象细节越细，信号的频率越高。假设传送一幅全是细节的图象，其细节大小相当于一送一幅全是细节的图象，其细节大小相当于一个象素，即等于一个扫描点的大小。个象素，即等于一个扫描点的大小。n在行正程时间在行正程时间THt内水平方向能分解内水平方向能分解N=kk1（1）Z个象素，所以沿水平方向扫过一个个象素，所以沿水平方向扫过一个象素所需的时间为：象素所需的时间为：扫描电子束直径与象素大小相当时，其图象信号近似为正弦波，故扫描电子束直径与象素大小相当时，其图象信号近似为正弦波，故图象信

25、号的最高频率为：图象信号的最高频率为：在逐行扫描情况下，在逐行扫描情况下，fvfp，所以，所以在隔行扫描情况下在隔行扫描情况下,因此因此n 按我国电视标准：按我国电视标准：k=4/3k=4/3，fvfv50Hz50Hz，Z Z625625，1818，8 8，k1k10.70.7。n 若采用逐行扫描，则若采用逐行扫描，则fff fmaxmaxf fminmin=f=fmaxmax10.2MHz10.2MHz；若采用隔行扫描，则若采用隔行扫描，则f5.1MHzf5.1MHz。上述结果正。上述结果正符合通信系统中传送信息的时间和带宽成反比例的基符合通信系统中传送信息的时间和带宽成反比例的基本规律。对

26、于每帧图象信息，逐行扫描所需要时间为：本规律。对于每帧图象信息，逐行扫描所需要时间为：1/f1/fF F=1/f=1/fV V=1/50=20ms=1/50=20ms，而隔行扫描所需要时间为：，而隔行扫描所需要时间为：1/f1/fF F=1/0.5f=1/0.5fV V=1/25=1/2540ms40ms。由于。由于隔行扫描的传送时间增隔行扫描的传送时间增加一倍，所以传送信号带宽减少一倍加一倍，所以传送信号带宽减少一倍。又因为隔行扫。又因为隔行扫描的场频仍然是描的场频仍然是50Hz50Hz，故可以保证，故可以保证图象无闪烁感觉图象无闪烁感觉，因此世界各国的电视都毫无例外地采用隔行扫描。根因此世

27、界各国的电视都毫无例外地采用隔行扫描。根据上述计算结果，我国据上述计算结果，我国视频传输通道的通频带规定为视频传输通道的通频带规定为6MHz6MHz。n二、场频的确定二、场频的确定n 选择场扫描频率时，主要考虑选择场扫描频率时，主要考虑光栅无闪烁光栅无闪烁、不受不受电源干扰，传送活动图象有连续感、图象信号占用带电源干扰，传送活动图象有连续感、图象信号占用带宽尽可能窄宽尽可能窄等因素。等因素。n 从式（从式（1.5-9）知，若要图象信号频带窄，场频应）知，若要图象信号频带窄，场频应降低。若要求电视图象中人物的动作有连续感，即没降低。若要求电视图象中人物的动作有连续感，即没有跳动的感觉，根据电影的

28、经验，利用人眼的视觉惰有跳动的感觉，根据电影的经验，利用人眼的视觉惰性，如果每秒钟换帧在性，如果每秒钟换帧在20次以上，就能很好地反映一次以上，就能很好地反映一般运动速度的活动景象，使人产生连续感。般运动速度的活动景象，使人产生连续感。场频场频定定为为202025Hz25Hz，可以，可以满满足活足活动动景物的景物的连续连续感。但是，此感。但是，此时时存在着大面存在着大面积积的光的光栅闪烁栅闪烁，长时间观长时间观看，容易造成疲看，容易造成疲劳劳。为为了避免光了避免光栅栅的的闪烁闪烁，场频场频一定要大于一定要大于临临界界闪烁闪烁频频率，即率，即fv48Hzfv48Hz。n n 为了避免电源的干扰，

29、为了避免电源的干扰，场频场频应与应与电源频率电源频率相同并相同并且锁定。若且锁定。若场频与电源频率不相同场频与电源频率不相同，接收机电源滤波器，接收机电源滤波器不完善，以及杂散电源磁场的影响，不完善，以及杂散电源磁场的影响，电视图象会产生扭电视图象会产生扭曲摆动和曲摆动和“滚道滚道”现象（即图象上出现一条宽的横亮暗现象（即图象上出现一条宽的横亮暗带上下滚动带上下滚动）。如果场频与电源频率同步锁定后，上述）。如果场频与电源频率同步锁定后，上述干扰就会固定不动，眼睛就会逐步习惯这种干扰，不会干扰就会固定不动，眼睛就会逐步习惯这种干扰，不会产生不适应的感觉。随着彩色电视的发展，远距离传输产生不适应的

30、感觉。随着彩色电视的发展，远距离传输电视信号的发展和国际间交换电视节目的日益频繁，场电视信号的发展和国际间交换电视节目的日益频繁，场频与电源同频锁相的关系已经无法保持了。现代接收机频与电源同频锁相的关系已经无法保持了。现代接收机的生产工艺水平已能的生产工艺水平已能克服这些电源的干扰克服这些电源的干扰，因此场频与，因此场频与电力网频率相同的要求并非必要。但是目前各国的场频电力网频率相同的要求并非必要。但是目前各国的场频还是与本国的电源频率相同，还是与本国的电源频率相同，所以我国电视的场频等于所以我国电视的场频等于50Hz50Hz。由于新式显象管的屏幕亮度不断提高，临界闪烁。由于新式显象管的屏幕亮

31、度不断提高，临界闪烁频率已经超过频率已经超过50Hz50Hz，所以场频选，所以场频选60Hz60Hz为宜。为宜。n三、扫描行数三、扫描行数Z Z的确定的确定n 扫描行数的确定，主要考虑扫描行数的确定，主要考虑图象的清晰度图象的清晰度与与图象信号带宽图象信号带宽两方面的因素。当行数两方面的因素。当行数Z Z增加时，增加时，图象清晰度增加。由于图象信号带宽图象清晰度增加。由于图象信号带宽ff与行数与行数Z Z的平方成正比，行数增加会使带宽急剧增加，视的平方成正比，行数增加会使带宽急剧增加，视频带宽的增加会使频带宽的增加会使在一定波段中可安排的电视频在一定波段中可安排的电视频道数目减少道数目减少；同

32、时，；同时，视频带宽的增加将导致电视视频带宽的增加将导致电视设备的复杂化。设备的复杂化。n 当屏幕的高度当屏幕的高度h h与观看距离与观看距离L L等于等于1 1：4 4时，整个时，整个屏幕（幅型比为屏幕（幅型比为4 4：3 3）恰好落入）恰好落入垂直视线角为垂直视线角为1515、水平视线角为水平视线角为2020的区域，此时人眼分辨力最高。的区域，此时人眼分辨力最高。前面已经指出，当人眼分辨角为前面已经指出，当人眼分辨角为11、1.51.5和和22时，时，电视图象垂直方向（对应视线角为电视图象垂直方向（对应视线角为1515）极限的清）极限的清晰度晰度应为应为900900线、线、600600线和

33、线和450450线。若取垂直清晰度为线。若取垂直清晰度为600600线考虑，则扫描行数线考虑，则扫描行数Z Z 应为应为此此时图时图象信号象信号带宽带宽按按式（式（1.5-91.5-9）计计算算为为ff11.4MHz11.4MHz。即采用隔行。即采用隔行扫扫描，描，信号信号带宽带宽也接近也接近12MHz12MHz。这样宽这样宽的的频带对频带对信道的利用信道的利用很不很不经济经济，造成，造成电视设备电视设备的复的复杂杂化。化。为为了折中考了折中考虑虑，目前的广播目前的广播电视电视一般取一般取525525行和行和625625行，我国广播行，我国广播电电视视采用采用625625行。行。扫描行数及有关

34、参数的确定2n三：水平分解力三：水平分解力n沿着图象水平方向电视系沿着图象水平方向电视系统所能分解的像素数统所能分解的像素数。nN=KKe（1-）ZK表示为幅型比表示为幅型比n四：四：图象信号的最高频率图象信号的最高频率-电视通道的频带宽度电视通道的频带宽度nfmax=Kke(1-)/(1-)fvZn=0.18=0.08n视频带宽视频带宽=6MHZ。K(f)f06MHZtd 扫描行数Z的确定nfmax=Kke(1-)/(1-)fvZn扫描行数愈多扫描行数愈多,图像被分解的像素愈多图像被分解的像素愈多,图像愈精细清图像愈精细清晰晰,但是信号带宽愈宽但是信号带宽愈宽,将导致在一定波段的电视频道将导

35、致在一定波段的电视频道的数目减少的数目减少,同时将导致电视设备复杂化同时将导致电视设备复杂化.n=3438h/DM(分分)min=11.5nMmax=3438h/D=573nZmax=Mmax/0.7=819nfmax=10MHZ我国采用我国采用Z=625行行n行频行频fH=fFZ=25625=15625(HZ)视频图像信号视频图像信号n它是指经它是指经扫描、光扫描、光电转换过程由光像转变成的电电转换过程由光像转变成的电信号，或再经过校正和线性组合信号，或再经过校正和线性组合等处理过程而形成等处理过程而形成的视频信号。的视频信号。n一：黑白图像信号一：黑白图像信号n摄像时通过摄像时通过电子扫描

36、，图象上下不同明暗程度的像电子扫描，图象上下不同明暗程度的像素分布就变成了按时间顺序排列的强弱不同的电信素分布就变成了按时间顺序排列的强弱不同的电信号号（电压或电流）所以电视图像信号是一系列的电（电压或电流）所以电视图像信号是一系列的电脉冲，其电平大小与像素的亮度成正比例，它是单脉冲，其电平大小与像素的亮度成正比例，它是单方向性，（方向性，（只有正值没有负值只有正值没有负值），但是它有），但是它有正极性正极性和负极性。和负极性。视频图像信号视频图像信号n电视为了重现图象，必须传送电视为了重现图象，必须传送图象信号图象信号；为了消去行、场扫描的回扫线，使其不干扰正为了消去行、场扫描的回扫线，使其

37、不干扰正常的图象，必须传送常的图象，必须传送行、场消隐信号行、场消隐信号；为了保；为了保证扫描的同上，必须传送证扫描的同上，必须传送复合同步信号复合同步信号。为了。为了让这三种信号能让这三种信号能用一个通道传送用一个通道传送，并在接收端，并在接收端可以方便地将它们分开，必须在发端按一定规可以方便地将它们分开，必须在发端按一定规律将这三种信号组合起来，这个合成信号称为律将这三种信号组合起来，这个合成信号称为黑白全电视信号。黑白全电视信号。视频图像信号视频图像信号n一、图象信号一、图象信号n图象信号是携带着图象信号是携带着一行行、一场场景物信息的一行行、一场场景物信息的电信号电信号，通常它是由摄象

38、管产生的。怎样画出某些，通常它是由摄象管产生的。怎样画出某些特殊图象的信号波形呢？依据有两点：特殊图象的信号波形呢？依据有两点：摄象管经摄象管经电子束扫描将电子束扫描将一幅图象的亮度一幅图象的亮度分布进行分布进行象素分解象素分解，使之转变成使之转变成按逐行逐场时间顺序排列的电信号按逐行逐场时间顺序排列的电信号。摄象管某时刻输出的电流信号正比于该时刻电子束摄象管某时刻输出的电流信号正比于该时刻电子束所扫描象素的亮度大小所扫描象素的亮度大小。例如电视台每天播发的一。例如电视台每天播发的一幅八条从幅八条从白到黑宽度相等的垂直条图象白到黑宽度相等的垂直条图象，如图所示，如图所示，其特点是：其特点是：只

39、有水平方向变化，而无垂直方向变化，只有水平方向变化，而无垂直方向变化，所以它是按行周期变化的。按照信号幅度正比于亮所以它是按行周期变化的。按照信号幅度正比于亮度度负负极极性性视视频频信信号号正正极极性性视视频频信信号号场扫描场扫描n大小的原则画出大小的原则画出一行的信号波形一行的信号波形如图（如图（b）所示。）所示。由于图（由于图（a）所示的只有垂直方向变化，而）所示的只有垂直方向变化，而无水平方无水平方向变化向变化，显然它是按，显然它是按场周期变化场周期变化的。采用类似方法的。采用类似方法画出一场的信号波形如图（画出一场的信号波形如图（b）所示。）所示。n由上两例可见，因为由上两例可见，因为

40、图象亮度只有正值而无负值图象亮度只有正值而无负值，所以所以图象信号也是单极性的图象信号也是单极性的。黑色的信号电平对应黑色的信号电平对应为零为零，灰色和白色的信号电平都是正值而无负值。，灰色和白色的信号电平都是正值而无负值。图象信号的极性在电路传送与处理过程中是经常变图象信号的极性在电路传送与处理过程中是经常变化的，如化的，如电路某处为正极性，经过一次放大倒相后，电路某处为正极性，经过一次放大倒相后，就变成负极性的了就变成负极性的了。为了方便起见，有如下规定：。为了方便起见，有如下规定：若图象越亮，信号电平越高，则称为正极性图象信若图象越亮，信号电平越高，则称为正极性图象信号。反之若信号电平随

41、着图象亮度的增加而降低，号。反之若信号电平随着图象亮度的增加而降低，则称为负极性图象信号则称为负极性图象信号。上述两例所对应的负极性。上述两例所对应的负极性图象信号分别如图图象信号分别如图1（c）和图）和图2（c）所示。）所示。黑白全电视信号由黑白全电视信号由图象信号图象信号、复合同步信号复合同步信号和和复合消隐信号、复合消隐信号、开开槽脉冲槽脉冲、前后均衡脉冲前后均衡脉冲组合而成。为了使几者互不干扰，并组合而成。为了使几者互不干扰，并且在接收端能够方便可靠地进行分离，黑白全电视信号按下列且在接收端能够方便可靠地进行分离，黑白全电视信号按下列方式组成：方式组成：1.图象信号安排在行、场扫描的正

42、程，图象信号安排在行、场扫描的正程，2.复合消隐和复合同步信号安排在行、场扫描的逆程。复合消隐和复合同步信号安排在行、场扫描的逆程。图象信号位于图象信号位于白色和黑色电平白色和黑色电平之间，之间，复合消隐信号的电平规复合消隐信号的电平规定比黑色电平稍黑定比黑色电平稍黑。消隐电平和图象黑色电平之差称为黑色电。消隐电平和图象黑色电平之差称为黑色电平提升。黑色电平提升量平提升。黑色电平提升量D等于图象白色电平与消隐电平差值的等于图象白色电平与消隐电平差值的05，如图，如图1.4-4所示。所示。n3.复合同步电平复合同步电平比比复合消隐电平具有更黑的复合消隐电平具有更黑的电平，即电平，即“比黑还黑比黑

43、还黑”。这样复合同步信号与图。这样复合同步信号与图象信号、消隐信号在幅度上有较大的差别，便于象信号、消隐信号在幅度上有较大的差别，便于在在接收端用简单的限幅器接收端用简单的限幅器（即（即同步分离级同步分离级），从），从全电视信号中分离出复合同步信号全电视信号中分离出复合同步信号。图象信号和。图象信号和复合消隐信号不必要再分开，可以直接送给显象复合消隐信号不必要再分开，可以直接送给显象管作为图象信号使用。管作为图象信号使用。n对于图对于图1（a）所示的图象，图）所示的图象，图1.4-4画出它一画出它一行的全电视信号。从中可见，行的全电视信号。从中可见，图象信号、行消隐图象信号、行消隐信号、行同步

44、信号三者在时间与幅度上的差别；信号、行同步信号三者在时间与幅度上的差别；黑色电平提升量黑色电平提升量D等于消隐电平与白色电平差值等于消隐电平与白色电平差值（75）的）的05。n黑白全电视信号具有三大特征：黑白全电视信号具有三大特征：周期性、单周期性、单极性和脉冲性极性和脉冲性。由于电视采用周期性的扫描，。由于电视采用周期性的扫描，所以电视信号具有明显的行、场周期性或准周所以电视信号具有明显的行、场周期性或准周期性。由于期性。由于图象亮度只有正值而无负值；所以图象亮度只有正值而无负值；所以电视信号是单极性的电视信号是单极性的，这与声音信号不同，声，这与声音信号不同，声音信号是双极性的。电视信号的

45、脉冲性表面为音信号是双极性的。电视信号的脉冲性表面为两点：两点：n其一，图象信号本身是其一，图象信号本身是一系列象素一系列象素所产生的所产生的电电脉冲信号脉冲信号组合而成的。组合而成的。n其二，其二，复合消隐复合消隐和和复合同步信号复合同步信号都是都是周期性的周期性的脉冲信号。脉冲信号。黑白全电视信号的频谱结构黑白全电视信号的频谱结构n由于电视由于电视采用扫描行来分解图象采用扫描行来分解图象，并按场，并按场频或帧频重复，尽管图象内容是随机的，但是频或帧频重复，尽管图象内容是随机的，但是电视信号仍电视信号仍具有行、场或帧的准周期性具有行、场或帧的准周期性。众所。众所周知，周知，周期性函数的频谱是

46、离散的周期性函数的频谱是离散的，非周期函非周期函数的频谱是连续的数的频谱是连续的。电视信号（函数）也应该。电视信号（函数）也应该遵守这一规律。欲求出一般活动图象电视信号遵守这一规律。欲求出一般活动图象电视信号的频谱结构，应先对最简单的静止图象信号进的频谱结构，应先对最简单的静止图象信号进行分析。行分析。图（图（a）所示图象只有水平方向变化，相应信号以行）所示图象只有水平方向变化，相应信号以行周期重复变化的，如图（周期重复变化的，如图（b）所示。将此信号用傅氏级数展开：）所示。将此信号用傅氏级数展开：上式中，是上式中，是行角频率；行角频率；为复振幅，为复振幅，n为行频的谐波次数，为行频的谐波次数

47、，它由电视信号的带宽它由电视信号的带宽f决定，决定，nf/fH。此信号的频谱。此信号的频谱是离散的，如图（是离散的，如图（c）所示。）所示。n黑白电视图象信号（亮度信号）的能量分布黑白电视图象信号（亮度信号）的能量分布在行频及其各次谐波在行频及其各次谐波频率为中心的较窄范围内频率为中心的较窄范围内，统计分析表明，统计分析表明空隙约占空隙约占46，因而可以用来，因而可以用来传送彩色信息传送彩色信息，这就为在不扩展频带的情况下，实现彩色电视信号的传，这就为在不扩展频带的情况下，实现彩色电视信号的传输提供了理论依据。输提供了理论依据。傅氏分析表明：傅氏分析表明：谐波次数越高，幅度愈小，因此，谐波次数

48、越高，幅度愈小，因此，亮度信号的能量主要集中在视频低端亮度信号的能量主要集中在视频低端。为了减轻亮度信号和色度信号因。为了减轻亮度信号和色度信号因共用频带而产生的相互干扰，通常将共用频带而产生的相互干扰，通常将色度信号安排在视频高端传送。色度信号安排在视频高端传送。n黑白图像信号的波形tt(t)tu(t)黑黑灰灰 白灰 白00阴极高压控制栅极加速极e偏转线圈2.全电视信号的频谱全电视信号的频谱 所谓频谱所谓频谱,就是电信号的能量按频率分布的曲线。全电就是电信号的能量按频率分布的曲线。全电视信号的频谱视信号的频谱,应是它所包含的主体信号应是它所包含的主体信号(图像信号图像信号)与辅助信与辅助信号

49、的频谱之和。号的频谱之和。归纳起来归纳起来,图像信号的频谱具有如下特征图像信号的频谱具有如下特征:(1)以以行频及其谐波行频及其谐波为中心为中心,组成组成梳齿状的离散频谱梳齿状的离散频谱。(2)随着随着行频谐波次数的增高行频谐波次数的增高,谱线幅度逐渐减小谱线幅度逐渐减小。(3)实践证明实践证明,无论是静止或活动图像无论是静止或活动图像,围绕行谱线分布的围绕行谱线分布的场场频谐波次数不大于频谐波次数不大于20(即图中即图中m20)。按。按m=20计算计算,各谱线群所占各谱线群所占频谱宽度仅为频谱宽度仅为2mfv=202050=2kHz,相邻两主谱线间距为相邻两主谱线间距为15.625kHz,可

50、见各群谱线间存在着很大的空隙。可见各群谱线间存在着很大的空隙。黑白图像信号频谱黑白图像信号频谱n当是当是A图时图时nE(t)=Cnejnn当是当是B图时图时nE(t)=请看书请看书P72n从电视图象信号的频谱分从电视图象信号的频谱分析来看，其能量主要分布析来看，其能量主要分布在以行频及其各次谐波频在以行频及其各次谐波频率为中心的较窄范围内，率为中心的较窄范围内，余下较大的空间可利用来余下较大的空间可利用来传送彩色信息。传送彩色信息。（A）（B）fnfH(n+1)fH(n+2)fH(n+3)fH亮度信号、色差信号及其组成原理亮度信号、色差信号及其组成原理n亮度、色差与亮度、色差与R、G、B的关系