3第2章电视传像基本原理 (下)

扫描行数的确定
扫描行数↑——图像清晰度↑——图像信号带宽↑ 原则：满足人的视觉要求
d h 3438 3438 D DM 取θ=1.5’，D/h=4，则Mmax = 573 则最大扫描行数为：
Z max M max
0.76 (1 0.08) 819
实际采用Z=625 ，已满足一般要求
3. 同步脉冲
行同步脉冲——发送端行扫描正程结束后发出的脉冲信号， 控制接收端行扫描逆程的开始。 4.7μs ( 行同步信号仅起控制行同步作用，不应在 同步电平100% 屏幕上显示出来，故应叠加在行消隐脉冲 之上。) 后肩 前肩 黑电平70% 场同步脉冲——发送端场扫描正程 结束后发出的脉冲信号，控制接收 端场扫描逆程的开始。 ( 同理，场同步信号应叠加在场消 隐脉冲之上。) 分离同步脉冲与图像信号： 幅度分离方法
n ,m
③ 垂直方向有细节变化 垂直方向有精细细节变化时，两场信号会有差异，其信号波 形以帧为周期重复，故频谱应为n fH±m fF（fF为帧频， 25Hz）。由于垂直方向内容有不小的相关性，所以，帧间差引 起奇数倍成份相对较小。
⑵ 运动图象信号的频谱 对于一般速度运动的物体，形成的帧周期信号波形表现为随 运动情况在副谱线两侧的连续频谱。因电视图像相邻行间相关较 大，因此以行频及其各次谐波为中心的相邻群之间有信号能量的 空白区。
2.单极性 图像信号具有平均值, 该平均值决定了图像的背景 亮度。在传输中可以隔断直流只传输交流信号, 但 在图像重现前必须恢复直流以呈现背景亮度。
27
二、黑白图像信号频谱
电视图像信号为0-6MHz变化随机信号，但它是按行 频、场频频率重复变化的相似信号，故其频谱是按行 频、场频规律变化的梳状频谱。 电视信号的频谱
的电压不增加，要把脉冲宽度减半，即4.7μs的一半为：
2.35μ。
前5个脉冲为前均衡脉冲
后5个脉冲为后均衡脉冲
黑白全电视信号
全电视信号有如下三个特点: 1.脉冲性

孔阑效应
17
每帧扫描行数的确定
黑白细节分辨力
视敏角(分辨角)θ——观测点（眼睛所在点）与人眼能分 辨的相距最近的两个点所形成的夹角。 正常人的视敏角θ≈1～1.5分 人眼的分辨力——视敏角θ的倒数
θ
18
M条纹
θ H d
D
d/（2πD）=θ/360*60
θ=3438*d/D
分辨力与观看位置、照明强度、景物相对对比度、 物体运动速度有关。
5
2.3.2 图像的几何特征
视觉最清楚的范围：垂直夹角θV = 15° 水平夹角θH = 20 °
幅型比 标清电视 高清电视 屏幕尺寸
4：3 <34in. 16：9 >34in.
θH θV
普通
电 4:3 视
D=3
4H
几何失真
几何失真
行场扫描非线性系数β ：
d max d min βH 100% d max d min /2
取垂直分解力：
M＝Ke(1－β)Z
Ke：凯尔系数
如考虑隔行因子Ki的影响，则 垂直分解力：M＝KeKi(1－β)Z 不同电视标准Ke取值不同，取Ke=0.76，Z=625,则垂直分解 力为 M=0.76×（1-0.08） × 625=437(电视线) 。
2、 水平分解力
水平分解力与垂直分解力相匹配 水平分解力：N＝KM＝KKe(1－ β)Z 式中：K为幅型比 如考虑隔行因子：N＝KKeKi (1－β)Z 若：垂直分解力 M为400线， 则：水平分解力 N=4/3×400=533线
视频图像信息——单极性
正极性图像信号 负极性图像信号
iH
0 uH
(a)被传送图像 (b)行扫描电流波形
(b)
t
(c)摄像管输出图像(d)负极性视频信号
0 uH
t
0
t （d）
(a)正极性亮度递减信号; (b)负极性亮度递减信号; (c)一般的负极性图像信号
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图像信号的特点
1.相关性 在帧间与行间具有较强的相关性, 对静止图像而言 , 则具有行重复性或帧重复性, 即周期性。
第2章 电视传像基本原理
电视原理
燕山大学信息科学与工程学院
§2.3 电视图像的基本参量
概述
电视图像基本特征： 图像的几何尺寸形状、图像的对比度与亮度、 色度（色调与饱和度）、清晰度、图像的连续性。 根据基本特征要求确定电视系统的指标和标准： •扫描参量——帧频、场频、行频、扫描行数 •系统通频带——亮度信号频带、色度信号频带 •系统γ校正系数的确定 •系统各种非线性失真系数的确定 •荧光粉色度坐标与基准白的确定 •彩色电视制式的确定
⑴ 静止图像的频谱 ① 只在水平方向有亮度变化的静止图像 这种情况下，每个行扫描得到的图象信号都是一样的（以行频 重复的周期性）。为了方便讨论，我们忽略了行逆程。 根据傅立叶分析，频谱是线状谱，位于行频fH及其谐波n fH上。 且n越大，能量（幅度）越小（对于我国，6MHz带宽最高谐波 次数n=384）。
A B
入
出
du i u out A dt
为解决在场同步期间，行同步失落而造成的行不 同步的问题，在场同步脉冲中开槽，对应每行的 位置开一个槽，槽宽为：4.7μs。
开槽脉冲
行
同
步 分 离 波
形
图
3. 开槽场同步脉冲与均衡脉冲
问题：由于最后一个行同步到达奇数场、偶数场的场同步前沿
的时间不同，造成积分后积分电容上的起始电压不等，使奇偶 相邻两场的积分波形不同。同时，奇偶相邻两场的开槽位置不 同也使积分波形不同。 造成：奇偶相邻两场到达同一触发电平时刻不同（相差Δt），
2.3.1 亮度、对比度、灰度
亮度就是人眼对光的明暗程度的感觉。 亮度用B表示, 度量亮度的单位nit
正常白天：104nit，电视一般100nit
两者差别很大,重现图像是无法达到客观景物的实 际亮度。
3
2.3.1 亮度、对比度、灰度
对比度是客观景物最大亮度Bmax与最小亮度Bmin 之比。当以K表示对比度时,有
5.7μs
1.6μs 12μs
行同步信号
复合同步脉冲
160μs (2.5TH) 160μs (2.5TH)
1600μs (25TH)
场同步脉冲与场消隐脉冲
行同步
场同步
312.5行 2.5行
复合同步信号
同步信号演示
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分离行同步脉冲与场同步脉冲： 微分与积分方法
行同步分离与微分电路： 电路参数满足微分条件： RC=τ≤1/5 T （T为行同步脉宽4.7μs）即：τ =0.5～1μs
行场消隐脉冲波形
负极性电视信号
黑电平
行消隐
白电平 行正程52μs 12μs
行消隐
场消隐
12 μs
1600μs (25H)
(+ 12 μs)
返回§2.4.1
2.4.3 复合同步信号 组成
行同步脉冲
场同步脉冲
开槽脉冲
前后均匀脉冲（均衡脉冲）
1. 扫描的同步
同步扫描——发送端和接收端的扫描运动严格保 持步调一致，即同频同相。 不同步的影响
使相邻两场的逆程始点相差Δt 使相邻两场扫描起始位置不同，
影响了隔行扫描的准确性。 措施：加均衡脉冲、槽脉冲，使相邻两场的复合同步信号通过 积分后波形一致。
加开槽场同步脉冲与均衡脉冲方法
方法： 1. 在场同步期间加槽脉冲 2. 在奇偶相邻两场场同步信号的前后2.5行每隔半行加 一个均衡脉冲，为使每半行加一个脉冲后积分电容上
f max
1 1 KK e fV Z 2 4 1
所以采用隔行扫描，频带宽度压缩了一半 我国电视标准，K = 4/3 ， fV = 50Hz , Z = 625 , 取α = 18% , β= 8% , Ke=0.76 则： fmax = 5.6MH z 留有余地，取 fmax = 6MH z
1. 垂直分解力
图像垂直分解力——系统沿图像垂直方向所能分解的像素 图像垂直分解力受扫描行数Z限制，并小于扫描行数Z ①垂直扫描中，有若干行作场逆程回扫 即：有效行数为：Z（1－β）
②扫描线的有效率问题 (如图)
考虑到被摄景物与摄像感光单元的垂直相对位置存在各种随机
关系，垂直分解力
z (1 ) / 2 M z(1 )
考虑到孔阑效应，电视图像的最高频率对应水平方向 周期为2td的正弦波
图像信号的最高频为：
f max
Nf F Z 1 2 t d 2 1
Baidu Nhomakorabea
3.图像信号的最高频率——电视通道的频带宽度 逐行扫描： 1 Nf F Z 1 fV=fF f max KK e fV Z 2 2 1 2 1 隔行扫描：fF = 1/2 fV
偏转线圈绕制不当造成
几何失真
菱形畸变 梯形畸变 吊角畸变
行、场偏转线圈不垂直
2.3.3 图像的连续性与场频的确定
人眼闪烁感要求，场频≥46Hz。 早期考虑的电源干扰，场频与市电频率相同。 高亮度电视、高清晰度电视要求场频更高。
2.3.4 扫描行数及有关参数的确定
一. 清晰度与分解力 图像清晰度——主观感觉到的图像细节呈现的清晰 程度 电视系统的分解力——电视系统传送图像细节的能 力 通常用扫描行数来表征电视系统的分解力，称为： 标称分解力 垂直分解力 分解力 水平分解力
行不同频：
原图象
行频略高
行频略低
场不同频： 场频略高：图像向下移动；场频略低：图像向上移动
行、场不同相：
1
2
3
2
3 1
2
4
5
4
5
5
4
6 1
7 2
8 3
6
7
8
7
8 6
7
4
5
待传送图像
收、发端扫描相差半行
收、发端扫描相差半场
2. 扫描的同步
为了实现同步扫描，电视发送端每当扫描完一行时加 入一个行同步脉冲；每当扫描完一场时加入一个场同 步脉冲。 同步信号——控制扫描频率和相位的脉冲信号。
hmax hmin V 100% hmax hmin / 2
非线性失真系数β＜10%时，不感到有严重失真 非线性失真系数β＜5%时，感觉不到有非线性失真
几何失真
中心弱，边缘强 ΔG G
中心强，边缘弱 Q ΔQ
DgH
Q Q
DgV
G G
枕型畸变
桶型畸变
几何畸变系数<3%
3.图像信号的最高频率——电视通道的频带宽度
电视信号的最高频率是根据电视摄像、显像器件的分解力确 定的。 图像信号最低频——零频 水平方向所能分解的像素数: N＝KM＝KKe(1－ β)Z 沿水平方向扫过一个像素所需时间为：
TH t 1 T H 1 1 td N N Nf H Nf F Z
e t C n e jnH t
n 0
384
Ω H：行频角频率
Cn：复振幅
② 在垂直方向也有亮度变化 信号是以行频和场频重复的，用二维傅立叶级数分解，可得 频谱分布图。频谱成份为n fH ±m fV，其频谱分布是离散谱线 簇(谱线群)，主谱线为n fH。特点是信号能量集中在行频fH及其 各次谐波n fH的主谱线上，一般能量随n增大而衰减。在每个主 谱线两旁存在着场频及其谐波的许多副谱线。一般能量随m增 e(t ) Cnm e j ( n H mV ) t 大副谱线能量很快衰减。
2.4.2 消隐脉冲
消隐脉冲： 扫描逆程期间电子束消隐——扫描逆程期间让信号电平为黑 电平，电子束截止，屏幕为黑色，起到消隐逆程光栅痕迹的 作用。 行消隐信号(或称行消隐脉冲) —— 行逆程12μs,则行消隐脉冲脉宽为12μs，电平为黑电 平 场消隐信号(或称场消隐脉冲) —— 场逆程1.612ms,则场消隐脉冲脉宽为1.612ms，电平 为黑电平
习题
Hz 某隔行扫描电视系统，Z=625行，行频 f H 15625 已知 ，幅型比为4/3， Ke (1 ) 0.7 计算其视频信号场频与频带宽度。
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§2.4 全电视信号
图像信号：图像信息
复合消隐信号：消除回归线
复合同步信号：稳定图像
2.4.1
黑白图像信号
(a)
Bmax K Bmin
只要保持重现图像的对比度与客观景物相等, 就可 以获得与客观景物一样的明暗感觉。 一般对比度能达到30～40就可以获得满意的收看 效果。重现图像的对比度越大, 图像的黑白层次就 越丰富, 人眼的感觉就越细腻、柔和。
4
2.3.1 亮度、对比度、灰度
图像从黑色到白色之间的过渡色统称灰色。 灰度就是将灰色划分成能加以区别的层次数。