第二章2.1~2.2 电视传像基本原理

新型的平板显示器件更适于显示逐行扫描信号


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5)扫描的同步

在电视系统中，为了能够正确重现图像，收、发端的扫描必须同步。 指接收端与发送端的扫描点要有一一对应的几何位置，就是收、发 对应像素要在同一时刻被扫描.


第二章 电视传像基本原理
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电视传像的基本过程

电视传像的基本过程包括摄像、信号传输和显像三个基本部分。

在摄像端：

须先由摄像机的成像系统将景物变成一 幅光像，再经光电变换作用将不同位 置活动景像的亮度B和色度C（包括色调λ和饱和度S）信息变换成相应的电 信号，作适当处理后通过无线电波或有线网络传送出去； 用电视接收机将接收到的电信号经过一系列的处理变换后经显像设备的电光 转换作用在屏幕上重现出原景像的图像
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2）图象顺序传送原理

对像素信息的传输有同时传输制和顺序传输制两种。


同时传输制指整幅画面所有像素的信息同时传输，每个像素均需占用 一条传输通道，一帧画面被分解成多少万个像素就需要多少万条通 道，这是不现实的。因此，实际中未被采用。 实际电视传像采用的是顺序传输制，通过一条传输通道，将每个像素 信息按一定顺序一个个进行传送，在接收端的屏幕上，再按同样顺序 将各个像素信息在相应位置上转变为光。

在电子束从右到左、从下到上的返回期间，应截止电子束使画面上不 出现回扫线，否则会干扰图像，称为消隐期间。 电子束扫描的消隐期间(逆程)不传输图像信号，只在正程中传送有效图 像信息并在显示屏上显示。把显示的时间称为有效扫描期间。 （垂直有效像素数）是指有效扫描期间的扫描行数。 为有效扫描期间和消隐期间的全部扫描行。有效扫描行数与总扫描行 数的比值称为有效扫描率。

因此自然界待传景像的光学信息表达式可以为：

上式可简写为fB,H,S(x,y,z,t) 电视传输通道内传送的电信号为电压（或电流），是一个信号幅度随时间 变化的一维函数：u(x)
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B f B ( x, y , z , t ) H f H ( x, y , z , t ) S f ( x, y , z , t ) S
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扫描：这种顺序分解像素和综合像素的过程，称为扫描。

摄像端通过电子束扫描将光像变为电信号， 显像端通 过电子束扫描将电信号还原为一幅光像。

行扫描：从左到右水平方向的扫描称为行扫描； 行扫描正程：右将一行像素逐个传送或接收的扫描过程称为行扫 描正程； 行扫描逆程：从右端迅速返回左端准备下一行扫描的过程称为行 扫描逆程。 场扫描正程：同样，从上到下的扫描称为场扫描正程； 场扫描逆程：从下端迅速返回上端准备下一场扫描的过程称为场 扫描逆程。
2009-12-30 A.2.1 传媒学院 (a)行偏转线圈 ; zlh3065@ (b)场偏转线圈 17
实际偏转线圈结构

磁偏转原理1； 磁偏转原理2（线圈中的电流方向）； 磁偏转原理3（偏转磁场方向）
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图像扫描的实现

CRT通过电子受磁场力在真空阴极射线管中偏转完成像素扫描， 通过电子轰击荧光粉，实现显像。 LCD、PDP、OLED通过数字地址扫描形式实现像素扫描。
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电子束扫描方式

阴极射线管CRT的图像显示是通过电子束扫描方式来实现的。


在CRT显像管中，电子束是在水平和垂直方向磁场力共同作用下偏 转，进而对荧光屏进行扫描，因此其扫描线是从左到右略微向下倾斜 的直线。 而在平板电视中，其像素是固定的，在每一行上的显示点是按水平方 向排列，所以扫描线是水平的直线。显示器的具体内容见本章的显示 部分。

宽度与高度之比：

根据人眼视觉特性，现行扫描光栅呈矩形，其宽度与高度之比就 是显示幅型比或宽高比，
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fB,H,S(x,y,z,t) →u(x)的转换

根据人眼的视觉特性，可以对景像采用时间分割和空间分割的传 输方式将y、t参量分解，

目前广播电视传送的是二维的平面图像，其景像的光学信息表达式可 以为fB,H,S(x,y,t) 电视传像中对y参量分解的过程，即是电视行扫描过程； 对t参量分解的过程，即是电视场扫描过程； 当前对电视信号数字化，即是对x分量进行离散的过程。

由电子枪发射出高速电子束轰击荧光屏会使荧光粉发光，在电子枪与 荧光屏之间有偏转线圈，在行、场锯齿波扫描电流作用下会产生相应 的水平方向和垂直方向的偏转磁场，电子束在这两个磁场的共同作用 下作水平和垂直方向的扫描运动。
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偏转线圈结构示意图
扫描电流与光栅之间关系

逐行扫描演示图 隔行扫描演示动画
光 栅形状 (a)只有行扫描; (b)只有场扫描; (c)行、场扫描同时存在
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消隐期间：

在隔行扫描中引入场的概念，即一帧分为两场，将每秒传送的场 数称为场频 光栅镶嵌演示动画
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隔行扫描优缺点

优点：

在相同垂直扫描频率情况下，隔行扫描的数据量仅为逐行扫描方式的一 半，其优点在于可以保证基本不影响图像分解力(不减少帧频)和画面无大 面积闪烁(不减少行数)的前提下，将图像信号带宽减小一半。 行间闪烁效应：以标清电视中图像场频50Hz来说，经隔行扫描后，电视 图像整体保持50Hz场频，高于临界闪烁频率，画面无大面积闪烁。但当 图像中有一行亮线时，每秒只出现25次，低于临界闪烁频率，会感到闪 烁，这就是行间闪烁。 垂直边沿锯齿化现象：因隔行分场传送，相邻两行相差一场的时间，即两 场重合时图像上的运动物体在水平位置上有偏差，偏差距离就是物体在一 场时间内水平方向移动的距离。运动速度越大，偏差就越明显。当图像上 物体水平方向运动速度很大时，其垂直边缘就会出现锯齿状。 并行现象：在CRT显示设备中，如果奇、偶两场光栅的镶嵌情况不理想会 出现所示的并行现象。它会使有效行数减少，影响图像分解力。

有效扫描期间：


有效扫描行数：


总扫描行数：

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每幅图像的扫描行数的选择：

根据人眼的分辨角θ≈1.5‘和垂直视角约为15°，计及行逆程，综 合考虑。

我国标清电视的标称扫描行数Z＝625行 高清的Z＝1125行。

fB,H,S(x,y,z,t) →u(x)
通过扫描可将原来随空间和时间变化的函数变成随时间变化的函数， 所以传 输通道输出的是单一时间函数的电压信号。
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3）扫描光栅

扫描光栅：Байду номын сангаас

在电视技术中，不考虑图像内容，由一条条平行扫描线形成的结 构称为扫描光栅。

a、电于束的逐行扫描是对直方向连续的图像进行垂直空间抽样； b、逐场(帧)扫描是对时间上连续的图像进行时间轴抽样。 c、经过抽样得到的信号再按行、场顺序依次发送就成为视频信号。 所以电视扫描已经把图像信息在空间(行)和时间(场)上离散化了。 重现出的是既有连续感又无闪烁感的活动图像。

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扫描选择奇数行的原因
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电子束扫描光栅失真

当扫描速度足够快，使换幅频率既高于活动景像运动连续感所需的融 和频率，又高于临界闪烁频率，同时利用发光材料的余辉特性，则重 现出的是既有连续感又无闪烁感的活动图像。
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电视系统的扫描过程是根据人眼的生理特点对实际图像送 行二维抽样的过程：

传统电视定为4∶3， 高清电视为16∶9。
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4）逐行扫描和隔行扫描

电视帧：

电视系统采用扫描的方法把两维静止画面分解成若干行一维的扫 描线，构成一幅完整画面的全部扫描线叫电视帧。 是指从上到下一行紧跟一行对图像进行扫描的方式，即从第一行 开始扫描，然后扫描第二行，这样依次扫描下去，一直到第N行 （N是指一帧图像的扫描线总数），完成一帧图像的扫描。之后返 回第一行，开始扫描下一帧图像。逐行扫描方式如图2-3所示。
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2.1.2 电视扫描原理

1、电视扫描基础 1）像素：

所谓像素，就是电视系统分解和综合图像的最小单元。



利用人眼的视觉惰性，可将时间上连续的活动图像分割成许多幅静止 画面（如每秒钟25幅，即帧频为25Hz），再根据人眼分辨力有限（分 辨角约为1′～1.5′）的特点，可将每一幅空间上连续的静止图像分 解成许多小单元，即图像的像素。 单位面积上的像素数越多，图像越清晰，一幅标清图像约分为40多万 像素，高清电视图像的像素数约为200多万像素。 fB,H,S(x,y,z,t) →u(x)的过程，即将整幅连续的景像分解成了一个个像 素。