2第二章 电视传像基本原理2015

在电视系统中、要使传送的图像清晰，并具有活动、连续而又 无闪烁感，则要求传送频率大于临界闪烁频率47Hz（人眼的临界闪 烁频率与图像的亮度、对比度等因素有关）。即每秒传送47场以上 的图像。因此，我国电视制式规定，场扫描频率fV为50 Hz，每帧图 像的扫描行数为625行。若采用逐行扫描的话，帧频与场频相等。理 论分析可以得出，电视图像信号的最高频率约为11～12MMz，可见 视频信号带宽将相当宽。要传送频谱这样宽的信号，不但会使设备 复杂化，而且使在规定的可供电视系统使用的频段内可容纳的电视 频道数目减少。如若为了减少带宽而降低场频，将会导致重现图像 的闪烁；减少每场扫描行数，又会降低图像的清晰度。可见逐行扫 描是无法解决带宽与闪烁感及清晰度的矛盾。因而提出了既可克服 闪烁感，又不增加图像信号带宽的隔行扫描方式。 在我国隔行扫描每秒传送50场，即场频fV为50Hz ，因而将有效 地降低闪烁感，帧频却为25Hz，隔行扫描即减小了闪烁感，并使图 像信号的带宽仅为逐行扫描的一半，大约为5.5MHz左右，所以我国 规定视频信号带宽按照6MHz分析计算。
1.5μ s
4.7μ s
12μ s
(a)
奇数场 偶数场 奇数场 2.5TH
2.5TH
(b)
复合同步与消隐信号(图)
4、开槽场同步脉冲与均衡脉冲
电视系统中，提取行同步信息的方法，是利用鉴相或微分电路来提取行同步 脉冲的前沿。由于场同步脉冲较宽，因而在场同步期间会使行同步信息丢失。这 样，在场逆程期间行就可能失步，可能会造成每场开始时的前几行不能立刻同步 ，而使屏幕显示图像的最上面几行出现不稳定现象。解决这个问题的办法是在场 同步脉冲上加开几个槽，称为槽脉冲，并使槽脉冲的后沿(即上升沿)恰好对应于 应该出现原行同步脉冲的前沿位置。加入槽脉冲之后就可以保证在场同步脉冲期 间可以检测出行同步脉冲。槽脉冲的宽度与行同步脉冲相同。
电视接收机显像管要正确地重现摄像机摄取的图像， 接收机与摄像机的扫 描必须同步，即扫描的频率和相位要完全相同。 摄像机每读出一行图像信号 后， 送出一个行同步信号，接收机利用这个行同步信号去控制本机的行扫描 逆程起点， 行同步脉冲的前沿表示上一行结束、 下一行开始。 行同步信号 的脉冲宽度为4.7 μs， 行同步脉冲前沿滞后行消隐脉冲前沿1.5 μs， 如图 所示。
三、隔行扫描
隔行扫描：
在每帧扫描行数不变的情况下，将每帧图像分为两场来传送，这两场 分别称为奇场和偶场。奇数场传送1、3、l 5、…奇数行；偶数场传送2、4、 6、…偶数行。世界各国都采用隔行扫描的扫描方式。
•
行频不等于场频的整数倍，则相邻场的光栅不能重迭，当 fH 、 f V 满足一定条件时，相邻两场的光栅就能均匀相嵌，形成隔行 扫描的光栅。
2-3 电视图像的基本参量
• • • • • 图像尺寸与几何特征 图像对比度与亮度层次 图像的色度 图像清晰度 图像的连续性
一、图像的几何特征
1.帧型： 矩形
人眼实际视觉（视野）； 电影的影响
幅型比 K 4：3 16：9 屏幕大小：对角线表示 （ 英寸，CM）
2.图像的几何相似性：
重建图像要与实际景像形状相似,比 例要一致
场同步脉冲与行同步脉冲 重合算成第一场第一行的起点
由于电视系统一般采用隔行扫描，相邻两场扫描 的起点和终点位置都不相同。对于奇数场来说，它是 在半行处结束，场消隐信号和场同步信号应在行扫描 到半行时加入；对于偶数场扫描来说，它是在一个整 行后结束，场消隐与场同步信号应在一个整行结束后 加入。若将奇数场和偶数场的同步脉冲分两排画出， 并令场同步脉冲起始沿对齐，则得如图所示波形。在 进行、场同步分离时，每一个行同步脉冲出现，要对 积分电容器进行一次充电，行同步脉冲过后则进行放 电。由于奇数场和偶数场同步脉冲前沿出现时、行同 步脉冲相互错开半行，造成积分电容器上的起始电压 不同，这就必然导致两场同步时间的差异，如图所示 ，存在时差Δt。对场同步脉冲的检测造成影响。
• 光栅：
电子束扫描轨迹的综合。
一、扫描的分类：
1.直线性扫描：单向、匀速直线运动 2.非线性扫描：螺旋扫描、圆扫描
二、逐行扫描
• 行扫描：从左至右的扫描称 • 场扫描：自上而下的扫描称 (或帧扫描) • 逐行扫描：指按图像几何位置的次序依次扫描 （自左向右、自上而下，一行紧接 一行） • 实现条件：在水平、垂直偏转线圈上，加有线 性变化的锯齿波电流。
行扫描正程：从左到右；行正程时间 THt 行扫描逆程：从右到左；行逆程时间THr 行周期 ： TH = THt + THr 行频： fH=1/TH （每秒行数） 场扫描正程：从上到下；场正程时间 TV t 场扫描逆程：从下到上；场逆程时间TVr 场周期 ： TV = TV t+ TVr 场频： fV =1/TV （每秒行数）
像素亮度既是空间函数，同时又是时间函数。
2).图像帧：
电视系统中把构成一幅图像的各像素传送一遍称为进行了一个帧处 理，或称为传送了一帧，每帧图像由许多像素组成。（ 40多万）
3).并行传输 （无法实现）：
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，再分别用各个相应信道把这些信号同时传送出去。
图像信号的形成(1)
图像信号的形成(2)
2、扫描的同步
同步：指收发两端在同一时刻，必须扫描 同步 在几何位置上相对应的象素点 。 只有行、场扫描同频同相，收发才能 同步。 扫描的同步在电视中是极其重要的， 否则收端根本无法正确重现原景物的图 象。
（1）收发场同步 • 收端行扫描频率比发端偏高： 出现向右下方倾斜的黑白相间带状图象 • 收端行扫描频率比发端偏低： 出现向左正文倾斜的黑白相间的带状图象
H = fH (x, y, z,t) S = fS (x, y, z,t)
2。图像的顺序传送
1).像素
一幅平面图像，根据人眼对细节分辨力有限的视觉持性，总可 以看成是由许许多多的小单元组成。在图像处理系统中，这些组 成画面的细小单元称为像素。像素越小，单位面积上的像素数目 就越多，由其构成的图像就越清晰。
第二章 电视传像基本原理
主要内容：
电视系统的组成原理 电视扫描原理 电视图像的基本参量 视频图像信号
电视系统的组成
摄像
传输
显像
2-1 电视系统的组成原理
图像顺序传送原理： 1。图像的数学表示法：
描述自然界彩色的的基本参量：
亮度：L
色调： H
饱和度：S 时间：t)
(空间坐标：x,y,z
活动黑白图像： L = f L ( x , y , z , t ) 活动彩色图像： L = fL (x, y, z,t)
= f L (t ) L
H = f H (t ) S = f S (t )
2-2 电视扫描原理
• 图像的分解与重现：
将一幅图像上各像素光信号转变为相应顺序传送的电信号，以及将这 些顺序传送的电信号再重新恢复为一幅重现图像的过程，都是通过电子扫 描来实现的。
• 扫描：
在电场和磁场作用下，电子束按照一定的规律的运动。
（2）收发行同步
• 收端场扫描频率比发端高： 就会出现向下滚动的图象 • 收端场扫描频率比发端低： 就会出现向上滚动的图象
（3）收发场同步，行扫描同频，但不同相
收发行同步，场扫描同频，但不同相
3、消隐信号和同步信号
显像管电子束在行、 场扫描正程期间重现图像信 号，在行、 场扫描逆程形成回扫线。所以摄像机在 行、场扫描逆程发出消隐信号令电视接收机显像管电子 束截止，消除显像管在行、 场扫描逆程产生的回扫 线。消隐信号分为行消隐信号和场消隐信号。行消隐信 号的宽度为12 μs，场消隐信号宽度为25TH+12 μs。 行消隐信号和场消隐信号合在一起称为复合消隐信号。
隔行扫描有前后均衡脉冲及开槽脉冲的同步信号
•
有均衡脉冲积分器输出（图）
5、黑白全电视信号（ 视频信号 ）
• 黑白全电视信号有：
图像信号、复合同步信号、复合消隐信号、开槽脉冲信号、均衡脉冲信号。
主体信号：图像信号（ 图像信号基本参数、图像信号与特征） 辅助信号：复合同步信号；复合消隐信号；槽脉冲与均衡脉冲
• 要求： 1、相邻两帧的扫描光栅必须重合，每帧的扫描行数必须为整数；
2、相邻两场的扫描光栅必须均匀镶嵌，以获得最高的清晰度，为 此，在各场扫描电流一致的情况下，每场扫描光栅必须包含半行， 每帧的扫描行数必须为奇数。
fH =Z f F
fF= ½ fv
fH =(n+ ½ ) f v
隔行扫描 的意义
隔行扫描的优缺点
• 隔行扫描的优点： 1、解决了频带与清晰度的矛盾； 2、电视设备简化； • 隔行扫描的缺点： 1、产生并行现象：真实并行、视在并行； 2、行间闪烁效应； 3、垂直边沿锯齿化；
四、黑白全电视信号的组成
1 、图像信号：
CCD传感器的每个像素的输出波形只在一部分时间内是图 像信号，其余时间内是复位电平和干扰。为了取出图像信号 并消除干扰，要采用取样保持电路。 每个像素信号被取样 后，就用一个电容把信号保持下来，直到取样下一个像素信 号。 图像信号电压的高低反映了实际景物的亮度。图像内容 是随机的，相应的电压波形也是随机的。如果摄取一幅从白 到黑有10个灰度等级的竖条图像， 每行产生的图像信号电压 波形就是从低到高十个阶梯。纯白对应的电平最低， 全黑对 应的电平最高。这种信号电平与图像亮度成反比的图像信号 称为负极性图像信号。反之，信号电平与图像亮度成正比的 图像信号称为正极性图像信号。
4).串行传输（实际应用）
根据人的视觉惰性，可把组成一帧图像的各个像素的亮度按一定顺序一个 一个地转换成相应的电信号并依次传送出去，接收端再按同样顺序将各个电信 号在对应位置上转变成具有相应亮度的像素。这种像素的串行传输具有两个特 点： 第一是要求传送速度快。只有传送迅速，传送时间小于视觉暂留时间，重 现图像才会给人以连续无跳动的感觉； 第二是传送要准确。每个像素一定要在轮到它传送时才被转换、传送，并 被接收方接收。且收、发双方每个像素被转换、还原的的几何位置要一一对 应。即收发双方应同步工作，同步在电视系统中是十分重要的。
•
我国电视标准规定： 同步信号顶的幅值电平：100% 黑色电平和消隐电平幅度：75% 白色电平幅度：10～12.5% 图像信号电平介于白色与黑色电平之间
黑白全电视信号（图）（正极性信号）
百度文库
黑白全电视信号（图） （负极性信号）
我国广播电视扫描参数
扫描方式：隔行扫描。 行频 fH ：15625Hz； 行周期TH：64μs 行正程时间THS：≥52μs 行逆程时间THR：≤12μs 每帧扫描行数Z：625行 每场扫描行数：312.5行 场 频 fV ： 50 Hz （ 帧 频 25 Hz）； 场周期TV：20ms 场正程时间TVS：≥18.4 ms 场逆程时间TVR：≤1.6 ms 每帧显示行数Z/：575行 每场显示行数：287.5行
在逐行扫描中，实际扫描线是倾斜的。若每场含有z行（z为整 数），当z增加时，扫描光栅的水平倾斜角减小而趋于平直；当z足够 大时，人眼将分辨不出行扫描的光栅结构，而只能看到一个均匀发光 的平面。
• 实现逐行扫描的条件： TV =Z TH
fH =Z f V
• 消隐：逆程时，不传送信号，不显示（使电子束截止）
像素顺序传送示意图
3。扫描
• 将组成一帧图像的像素，按顺序转换成电信号的过程（或 逆过程）称为扫描。 扫描的过程和我们读书时视线从左到右、自上而下依 次进行的过程类似。从左至右的扫描称为行扫描；自上而 下的扫描称为帧(或场)扫描。电视系统中，扫描多是由电 子枪进行的，通常称其为电子扫描。 通过电子扫描与光电转换，就可以把反映一幅图像 亮度的空间与时间的函数，转换为只随时间变化的单值函 数（电信号），从而实现平面图像的顺序传送 L = f L (t ) 黑白图像： 彩色图像：
[在逐行扫描中，场、帧（幅）是相等的] fF = fV
f
fH=1/TH
=1/(THt+ THr )
fV=1/TV =1/(TV t+ TVr )
• 电视系统中： THt ＞＞ THr TV t ＞＞TVr 行逆程系数：α=THr /TH 场逆程系数：β= TVr /TV
（规定：18%） （规定： 8% ）