5电视传像原理与CRT显示技术

全电视信号
负极性黑白全电视信号：图像信号、复合 同步脉冲、复合消隐脉冲的电信号以及 （色同步信号）
同步脉冲电平为100 %，消隐脉冲与黑电平 为75 %，白色电平为(12.5 ±2.5) %
便于幅度分离电路分离同步信号
负极性黑白全电视信号
电视图像信号
1、图像内容与电信号的关系
图像亮度只有正值； 系列脉冲，宽度与图像有关 随着横向黑白条数的增加，电信号频率以场频
兼容制彩色电视系统传送的信号
三个参数：
Y=0. 30 R+0. 59 G+0. 11 B R-Y=0. 70R一0. 59 G一0. 11B
亮度信号
B-Y=-0. 30R一0. 59 G+0. 89B G-Y=-0. 30R + 0. 41G-0.11 B
色差信号
选用R-Y,B-Y两个色差信号进行传送其主要理由
若频率相同，相位不一致
差半行；差半场
收、发端扫描电流波形不同
同步脉冲是控制逆程的起点，所以同步脉 冲的前沿表示上一行(场)正程的结束
按我国电视标准，行同步脉冲的频率等于 行频为15.625kHz，行周期为64 μs。在电 视技术中常以64μs作为时间单位，并以H表 示，即1 H = 64μs。
不同的彩色电视体制所选用的显像三基色是不 同的。
彩色电视色度重现范围 两种制式显像三基色三角形，如图。
由图可知，这两个三角形所组成的色 域都比彩色印刷、染料或胶卷的色域 大，所以显像管彩色电视能重现自然 界绝大多数颜色。 从理论上讲，三基色越靠近光谱轨迹， 越能重现出更多饱和度高的色彩。 但荧光粉的发光效率随着材料色饱和 度的提高而降低，即亮度会降低。 故只能在色饱和度和亮度之间作折衷 选择。
使色度信号与亮度信号间的串扰为最小。
因为传送黑白图像时，必有R=G=B=ε 0<ε<1 代入前式可知B-Y=R-Y=0
②有利于节省色度信号的发射能量。因为一般情 况下彩色图像大部分面积上的像素接近于白色或 灰色，即这些地方的色差信号为零，只有小部分 面积上的彩色像素色差信号不为零。因此用色差 信射号能传量输 小色 得度 多信 。号较之用ER, EG, EB传送所需的发
1.扫描行数的选择
人眼视角在10°以内是视力敏感区，属黄斑视 觉范围，对图像颜色及细节的分辨率最强。
水平方向20°以内，垂直方向15°以内是视觉 清晰区，能正确识别图形，清晰地看到图像， 而不需要移动眼球(即注视点)。因此电视画面 一般设计成宽高比为4:3，且观察电视时宜将画 面水平视角限制在20°以内。
①在Y方程中，G信号的系数最大，使G-Y信号比R-Y, B-Y信号都小得多，信号抗干扰性差;
选用R-Y,B-Y两个色差信号进行传送其主要理由
②在接收端用R一Y，B一Y可方便地恢复出G一Y，即:
G-Y=-0. 51( R-Y)-0.19( B-Y) 方程右边的系数都小于1，利用电阻分压器简单地就
能达到。
由于色差信号的频谱也是以行频fH为间隔的 谱线群结构，如果选择色差信号的载波(称为 副载波)频率fsc为(n-1/2)fH; 其中n =1,2,3…n，即选副载波的频率为半 行频的奇数倍，将可以实现正确的频谱搬移
彩 色 电 视 图 像 信 号 的 频 谱
副载频的选择应遵循以下原则
为实现频谱交错，副载频必须是半行频的奇数倍，即 fSC=(2n-1)fH/2
2、电视图像信号的特点
脉冲性：
单值 幅度对应像素亮度大小 宽度对应明暗尺度大小
前后沿的陡度对应明暗变化的程度，同时受像素本 身尺度的限制。
周期性：
图像在在垂直和水平方向都有变化，则通过扫描形 成的电信号是受场频调制的行频脉冲序列，
垂直或水平方向亮度突变图像信号及频谱
水平、垂直方向均有变化的图像信号及其 频谱
消隐
逆程期间电子束截止 按我国电视标准，行消隐脉冲的重复频率也是
15.625kHz，脉冲宽度为12 μs，为了确保行逆程 被完全消隐掉，所以行消隐脉冲的前沿比行同步 脉冲前沿提前1.3～1.5 μs。 场消隐脉冲的重复频率为50Hz，脉冲宽度为25H。 但场同步脉冲之前有前均衡脉冲，它虽位于正程 中，但这段时间不能用来传送图像，必须消隐掉， 所以消隐脉冲的前沿应比第一个前均衡脉冲提前 1.3～1.5 μs。
我国电视标准规定，
亮度信号带宽为6MHz，色度信号带宽为1.3MHz。
大面积着色原理
如上图，以上是视频采集卡得到的图像，第一幅是Y分量描述黑白图像，第二 幅是U(V)分量描述，第三幅是V(U)分量描述，第四幅是YUV三幅合成后得到 的正常图像。黑白图像与如此模糊的UV分量图合成后竟然如此真实的得到彩 色图像，这就是事实。由此得出：Y分量是黑白轮廓图像，UV分量很模糊， 只是大约描述了整块的色彩，这就是“大面积着色原理”。
图像的顺序传送
图像的顺序传送就是在发送端把被传送图像上各 像素的亮度、色度按一定顺序，逐一地转变为相 应的电信号，并依次经过一个通道，在接收瑞再 按相同的顺序，将各像素的电信号在电视机屏幕 相应位置上转变为不同亮度、色度的光点。只要 这种顺序传送的速度足够快，那么由于人眼的视 觉暂留和发光材料的余辉特性，就会感到整幅图 像在同时发光。这种按顺序传送图像像素的电视 系统，就称为顺序传送制。
2、场频的选择
根据人眼临界闪烁频率FFC，场频应高于46Hz， 考虑到图像信号占有频带不致过宽，场频不应 任意提高。
另外考虑到减少电网干扰，场频最好与电力网 频率同步。
所以目前各国电视广播场频都选与市电电源相 同的频率，即50Hz或60Hz。
我国黑白电视体制主要参数
每帧行数625;行频15.625kHz;扫描方向从左向右;行周期 ，其中正程52us，逆程12us;行同步脉冲宽度 5.lus(彩色电视中为4. 7us);行消隐脉冲宽度12us，并比行 同步脉冲领先1.3~1.5us。
逐行扫描 隔行扫描
电视扫描
逐行扫描
电视描
行扫描：
行正程THt＋行逆程THr＝行周期TH， 行扫描频率fH=1/TH 行逆程系数α=THr/TH ，按电视标准规定为18%
帧扫描
帧周期TF = 帧正程TFt +帧逆程 TFr ； 帧扫描频率fF＝/TF； 帧逆程系数= TFr/ TF，按电视标准规定
场同步脉冲频率等于场频为50Hz，场周期 为20ms，即312. 5H。
行同步脉冲宽度为4.7μs左右，场同步脉冲 宽度为2.5~3H。
复合同步脉冲的分离－微分、积分
场同步期间， 行同步消失；
可采用场同步 开槽的办法；
开槽的上升沿 是行正程的结 束。
在隔行扫描中
解决办法
如果将场同步脉冲中 的开槽脉冲频率提高1 倍，并在场同步脉冲 前、后各加5一6个两 倍行频的前、后均衡 脉冲(宽度为2.35 μs)， 使奇、偶场的场同步 脉冲及其前后一段时 间的波形完全相同， 则时间差的影响可降 到不计程度。
(=8%)
隔行扫描
每秒只传送25帧(或30帧)图像，但每帧图像分奇、 偶两场来传送
帧vs场
隔行扫描成功的关键是帧行数Z是奇数。
Z=2n＋1 优点：解决通频带与清晰度之间的矛盾；
缺点：
易产生“并行”；
行间闪烁：每一行的亮度是以帧频重复的，所以当 仔细观看比较亮的细线时就会感到有些闪光，即行 间闪烁现象。
同步
同步是指使收、发两端扫描同频、同相和波形相 似，满足这样条件的扫描称为同步扫描。
当收、发端场频不同步时，
图像会上下滚动，并出现场消隐黑带在屏幕上移动，频差越大， 滚动越快。
当收、发端行频不同步时，
屏幕上出现粗细不一、方向不一、疏密不一的歪斜，图像如被 撕裂，则根本看不清原来图像是什么样子
NTSC制式
规定1[Re]+1[Ge]+1[Be]=1光瓦的白光
（1光瓦＝683lm）
Y = 0. 30 R+0. 59 G+0.11 B Y代表彩色的亮度。
PAL制式
规定采用1[Re2]+1[Ge2]+1[Be2]=1光瓦的D65白光,以 D65为标准白光
Y=0. 22R+0. 71 G+0. 07 B
③在发送端应该尽可能使用黑白电视广播设备进行彩 色电视广播;
④彩色电视信号中的色度信号应该能和亮度信号在0一 6MHz同一通道内同时传送，而且这种信号容易分开， 又不互相串扰。
⑤彩色信号中的色度信号经过编码后，信号中的冗余 信息最少。
显示三基色
在用彩色显像管作为显示器时，彩色重现采用 红、绿、蓝三色荧光粉。每种荧光粉有一个光 谱分布，可以计算出每种荧光粉在色度坐标上 的位置(x，Y)。这三种荧光粉坐标在色度图上 构成一个三角形。三种荧光粉的不同组合所能 形成的色彩均限在这个三角形中。
的倍数增加;随着竖向黑白条数的增加，电信号 频率以行频的倍数增加
电 视 图 像 与 信 号 波 形
图像电信号所能达到的最高频率
625行，消隐50行 取水平分辨率与垂直分辨率相等 一个画面的像素数 5754 35754.41 105 每秒切换25个画面 相邻每对黑白像素为一个周期 算得最高视频为5.5MHz。
帧频25Hz;场频50Hz，采用2:1隔行扫描;扫描方向为由上 向下;场周期20ms，其中正程18.4ms，逆程1.6ms;场同步 脉冲宽度为2.5一3H (1H=64us);场消隐脉冲为25H，并领 先第一个前均衡脉冲1.3-1. 5us
全电视信号带宽为6MHz，图像信号采用调幅方式，声音 信号采用调频方式;在广播时各相邻频段载波频率相差 8MHz，如电视第一频道为49. 75MHz，第二频道(即中央 一台)为57.75MHz。
如采用G-Y作为被传送的两个色差信号之一，则在接 收端恢复第三个色差信号时，它们的式子是:
R-Y=2.0(G-Y)-0.19( B-Y)
B-Y=-2.7(R-Y)-5.4( G-Y) 可见上面两个式子中右边皆出现大于1的系数，需采
用放大器，增大了技术难度。
采用色差传送的优点
①传送黑白图像时，两个色差信号都为零，所以 色差信号不会干扰亮度信号。
③在接收机中利用解码矩阵很容易将色差 信号还原成三个基色信号:
R=(R-Y)+Y B=(B-Y)+Y G=(G-Y)+Y= Y-0.51(R-Y)-0.19( B-Y)
大面积着色原理
由于人眼对彩色的分辨力比对黑白细节的分辨 力低很多，这样可以只传送景物中大面积的彩 色部分，而彩色细节则用黑白图像代替，这一 处理彩色的方式称为大面积着色原理。
5电视传像原理与CRT显 示技术
电视传像原理
图像的特点与组成
像素
单值光特性和几何位置 亮度、色度都是（x,y,t）的函数 利用人眼视觉特性，采用扫描方法，按时间顺
序逐一传送空间分布的每一像素的亮度和色度， 这样就把空间坐标(x,y)也转换成时间t的函数了。
图像的顺序传送
同一顺序 利用人眼的视觉暂留和发光材料的余辉特性
通过分析电视图像的频谱可知，它具有以 下特点
①频谱是以行频及其谐波为中心的一束束离散 型谱线群组成;
②随着行频谐波次数的增高，主谱线幅度逐渐 变小，而且主谱线两侧的副波线也很快衰减;
③各束谱线之间存在空隙。正是这个空隙的存 在，为彩色信号在黑白电视频道内传输提供了 可能性。
按人眼视觉特点确定电视标准
恢复三基色信号时的混和高频原理
R=(R-Y)0-1.3+Y0-6=R0-1.3+Y1.3-6 B=(B-Y) 0-1.3+Y0-6=B0-1.3+Y1.3-6 G=(G-Y) 0-1.3+Y0-6=G0-1.3+Y1.3-6
频谱交错原理
将色度信号的频谱插在亮度信号频谱的空 隙中间进行传送，以实现在同一个通道内 同时传送亮度信号和色度信号的目的。这 种处理亮度信号和色度信号的方法被称为 频谱交错原理或频谱间置原理。
彩色电视信号的传输
兼容性限制：
①彩色电视广播必须也能被黑白电视机所“理解”， 这意味着彩色电视应保留黑白电视的制式标准。例如 扫描方式和扫描频率，行、场同步信号，频带宽度、 载频和射频特性等;
②彩色电视信号中必须包含一个能正确重现灰度的亮 度信号，而这个亮度信号应该尽可能少地受到附加色 度信息的干扰;，