电视原理(第1章)

1.1.5 视觉惰性和闪烁感觉
1.1.5 视觉惰性和闪烁感觉



2、人眼的闪烁感觉 人眼对于亮度作脉冲性重复的光线，有一种称 为闪烁感觉的特性，即当脉冲光的重复频率不 够高时，人眼会产生一明一暗交替变化的闪烁 感觉。 如果将脉冲光源的重复频率提高到某个值以上， 人眼则感觉不到闪烁，感觉到的是一种亮度恒 定的不闪烁光源。 光源不引起闪烁感觉的最低重复频率称之为临 界闪烁频率 。
1.2.1电视传像的基本原理



1、黑白电视传像的基本概念 只需传送各像素的亮度L信息 方法：同时传送、顺序传送 传送各像素亮度信息的方法，通常采用顺序制 传送制．顺序制传输，是将景物各像素的亮度 信息（电信号）按时间顺序依次传送出去，把 随时间、空间多维变化的亮度信号转变成了一 个单一时间变量的函数，即：
1.1.6 人眼的分辨力
1.1.6 人眼的分辨力



3、视觉的空间频率响应 人眼等效为一个空间频率滤波器 空间频率是指图像在单位视角内所含正 弦波分布规律的黑白条纹数。 单位：线/度 高端截止空间频率
1.2 电视扫描原理 1.2.1电视传像的基本原理


电视传像的基本过程包括摄像、信号传 输和显像三个基本过程。 电视传像的方法是将光图像分解为许多 像素；接着将每个像素进行光电转换， 得到能代表每个像素亮度、色度信息的 电平值；按一定规律将每个像素的电平 值信号传送出去。
1.1.6 人眼的分辨力



1、视角 观看物体时，人眼对该物体所张开的角 度称为视角。 2、分辨力 人眼的分辨角：指刚能看出两黑点时， 两黑点对人眼的张角。 人眼分辨图像细节的能力称为人眼的分 辨力，分辨角的倒数 为分辨力。
1.1.6 人眼的分辨力



因为实际的分辨角 很小，因此 (弧度)＝ 3438(分)，大致和可分辨的紧邻两点间 距d成正比,和观看距离L成反比 。 正常视力的人，在中等亮度和对比度下， 约为 。这个值对电视系统扫描行数 的选择提出了基本要求。 统计分析结果表明：人眼的Βιβλιοθήκη Baidu色分辨角 （视敏角）一般比黑白大3～5倍。
1.2.1电视传像的基本原理

2、黑白摄像机 扫描都是通过电子束有规律运动来实现 的。 3、黑白显像原理 包括电子枪和荧光屏两部分。 显像管电子枪的作用：发射电子束、聚 焦电子束、调制电子束、加速电子束， 最后使电子束以高速轰击荧光屏并使荧 光粉发光。
1.2.1电视传像的基本原理
1.3.1 图像信号



(1)图像信号 在黑白电视中，图像信号是携带图像明、 暗（白、黑）信息的电信号，它是通过 扫描把图像上不同明暗的像素分布变换 成强弱随时间变化的电信号。 图像信号也称视频信号。
1.1.5 视觉惰性和闪烁感觉

临界闪烁频率与很多因素有关，诸如： 脉冲光源亮度和背景亮度（观看环境亮 度）的差值、明亮时间占空比以及明亮 面的大小和颜色等。脉冲光源亮度和背 景亮度差值越大，临界闪烁频率越高； 明亮时间的占空比越大，临界闪烁频率 越低。实践证明，对于电视系统，如果 屏幕亮度约为100nit，环境亮度为0，欲 使电视图像不闪烁，其换幅频率应高于 45.8HZ，大于融合频率。

1.2.2 逐行扫描原理

标称扫描行数Z: 显然，扫描行数越多，系统 的分解力越高。但是扫描行数Z越多，图像信 号的带宽则越宽。理论分析证明带宽 。

因此，在兼顾图像质量和经济指标之后，Z通 常选500～600行左右为宜。50赫兹换幅频率的 国家实际上取625行（625行 / 50赫）为标称扫 描行数，60赫兹换幅频率的国家实际上取525 行（525行 / 60赫）为标称扫描行数。
1.1.5 视觉惰性和闪烁感觉

3、人眼的彩色感觉特性 表征景物的彩色，需要三个独立的物理量：亮度、色 调和色饱和度，称为彩色三要素。 亮度: 表征色光对人眼刺激程度的强弱，单位是 cd/m2。它与进入人眼色光的能量、波长有关。 色调: 表征颜色的种类，通常所说的红色、绿色、 蓝色等，就是指的色调，不同波长感觉出不同色调， 故色调用波长表示。 色饱和度: 是指彩色的浓淡程度，即渗白程度，以 ％表示。纯谱色光的饱和度为100％，纯净白光或不 同亮度的灰色、黑色等（无彩色）饱和度为0％。 人眼大体能分辨出200来种不同的色调，人眼平均 能分辨出15～20级的饱和度变化， 人眼的彩色视觉的 辨色能力总共为3000～4000种。
1.1.1 视敏特性

相对视敏函数 实验表明，明亮环境中人眼对波长为555nm的 光最敏感，因此把任意波长的光的视敏函数值 K(λ)与最大视敏函数相比的比值K(555)称为相 对视敏函数，记为：

明亮环境中（称为明视觉）的相对视敏函数曲 线如下图所示。
1.1.1 视敏特性
1.1.2 光的度量

而在接收端，再按同样顺序将各像素的电信号 在相应的位置上转变为不同的亮度（电光转 换），形成光图像。

1.2.1电视传像的基本原理



顺序传输制的优点是只需要一条传输通道，但 由于每个像素信息的传输时间很短（即传输速 度很快），致使在传输通道上传输信号的频率 大大提高了。 在电视技术中，顺序分解和复合图像的过程为 扫描。或将图像各像素的信息变成顺序传输电 信号（或者说将顺序传输的电信号恢复成光学 图像）的过程称为扫描。 不考虑图像内容，只有电子束扫描形成的扫描 线结构成为扫描光栅。

黑白显像管的整体结构为玻璃外壳，分 管颈、锥体和管屏三个部分。管颈内装 有电子枪，管颈越细，所需偏转功率越 小；锥体为电子束提供偏转空间；管屏 内壁涂有荧光粉，构成荧光屏，锥体连 接管颈和管屏，锥体和管颈交接处外套 有偏转线圈
1.2.2 逐行扫描原理



在早期的电视系统中，发端摄像器件和收端显 像器件的扫描都是由电子束在光敏（光电转换） 面上或荧光屏上（电光转换）的移位实现的。 具体的扫描方式采用匀速、单向、直线扫描方 式，单向是指只在单个移位方向上传输图像信 息，称为扫描正程；而反方向移位为回扫过程， 不传送图像信息，称为扫描逆程。 电视扫描分水平和垂直两个方向，向显像管屏 幕方向看去，水平扫描正程是从左到右，称为 行扫描；垂直扫描正程是从上到下，称为帧扫 描（在逐行扫描方式中）或场扫描（在隔行扫 描方式中）。
1.1.4 对比度和亮度层次

1、对比度 对比度: 景物或重现图像最大亮度Bmax 和最小亮度Bmin的比值，用C表示。 2、亮度层次 画面最大亮度与最小亮度之间可分辨的 亮度级差数称为亮度层次或 灰度层次。

1.1.5 视觉惰性和闪烁感觉

1、视觉惰性 当有光脉冲刺激人眼时，视觉的建立和消失都 有一定的滞后，这种效应称为视觉惰性。如下 图所示。视觉建立过程所需的时间非常短，几 乎是立刻建立的，而当光脉冲突然熄灭时，亮 度感觉的消失却有一个渐衰的残留过程，这种 现象称为视觉暂留或视觉残留。通常视觉暂留 时间约0.05～0.2秒。实验表明，景物以间歇性 光亮重复呈现，只要重复频率达20Hz以上， 视觉上便始终保留有景物存在的印象，这重复 频率称为融合频率。
1.2.3 隔行扫描原理

在隔行扫描中:
fV为场频

我国模拟标清电视系统规定： TV=20ms ， TVr=1.612ms，β=0.08； TH=64μs， THr=12μs， α=0.1875。
1.3 黑白全电视信号


全电视信号是指包含图像信号和全部辅 助信号（不包括声音）在内的完整的视 频信号，可在一条传输通道中传输。 完整的黑白全电视信号是由黑白图像信 号（S）、复合消隐脉冲（包括场消隐 脉冲和行消隐脉冲）（X）和复合同步 脉冲（包括场同步脉冲和行同步脉冲） （T）按一定方式组合在一起形成的 。

1、光能 能被人眼感觉的辐射能量称为光能，相 同辐射能量不同波长的光其光能是不同 的。 2、光通量 单位时间内光源发出或通过某范围光能 的数量称为光通量。
1.1.2 光的度量
3、发光强度 （点）光源单位立体角内发出的光通量 称为电光源的发光强度。 4、面发光度与照度 面发光度：发光表面每单位面积上所发 出的光通量。 照度：被光照射的表面每单位面积上所 接受的光通量。
第1章
电视传像基础 （6学时）
1.1 人眼的视觉特性

最简单的电视系统由以下三个部分组成：

（1）光电转换、声电转换 （2）视频、音频信号的传输(直接或经 调制） （3）电光、电声转换
1.1 人眼的视觉特性



视敏特性 亮度感觉特性 视觉惰性 闪烁感觉 视觉分辨力特性 彩色感觉特性
1.2.2 逐行扫描原理

垂直扫描（帧扫描）参数包括: 帧周期TF= TFt + TFr 、帧正程时间TFt、帧逆程时间TFr、 帧频fF= 1/ TF,逆程系数β＝TFr / TF 。 为使各 幀图像扫描光栅精确重合，必须使一幀的总 （也称标称行数）扫描行数Z为整数，即： 有效行数: 由于垂直扫描逆程要占去一部分垂 直扫描周期的时间，可看到图像的扫描行数称 为有效行数，表示为： ＝（1－βF ）Z 帧频:为每秒多少幅图像；为使图像不产生闪 烁感，帧频（换幅频率）应高于临界闪烁频率 即高于45.8 HZ；
1.2.3 隔行扫描原理



1、图像信号的带宽 信号带宽是指△f是指信号频谱中的最高 频率fmax与最低频率fmin之差，即 △f=fmax-fmin 为了达到人眼对图像分解力和画面不闪 烁的要求，采用逐行扫描是不合适的， 因为它得到的图像信号带宽太宽了。
1.2.3 隔行扫描原理


2、隔行扫描的基本概念 隔行扫描方式是将一幅（一帧）电视画面分 两场扫描,第一场扫描1，3，5，7……等奇数 行，构成奇数行光栅，称为奇数场；第二场扫 描2，4，6，8……偶数行，称为偶数场。两场 光栅重现图像时精确镶嵌，构成一幅完整画面。 可见，每秒扫50场，实际上只传送了25帧图像, 故可使图像带宽减小一半,但就整体画面的重 现即从上到下扫一遍的频率为50Hz，所以在 一定距离上观看整体画面没有闪烁感。
1.2.1电视传像的基本原理



电视图像的实际扫描顺序是按从左到右、从上 到下一行一行进行，扫描完第一幅（也称帧） 后再重复扫描第二幅，如此循环。 在进行扫描时，必须做到发、收两端的扫描规 律严格一致，这在电视技术中称之为同步。所 谓同步包含两个方面：一是两端的扫描速度相 同，称作同频；二是两端每行、每幅的扫描起 始时刻相同，称做同相。 即同频又同相才能实现扫描同步，保证重现图 像既无水平方向撕裂现象，也无垂直方向翻滚 现象。

1.1.2 光的度量


5、亮度 发光面每单位投影面积的发光强度（投 影面积即某方向可见到的发光面积）
1.1.3亮度感觉和亮度视觉范围特性



1、人眼的感光作用具有适应性 适应性：指随外界光强弱的变化人眼能 自动调节感光灵敏度的特性。 2、亮度视觉范围 景物的亮度值、环境 视亮度：人眼的亮度感觉 3、可见度阈值 4、视觉掩盖效应 5、视亮度（即亮度感觉）
1.1 人眼的视觉特性
1.1.1 视敏特性

人眼所能感觉的可见光是波长范围为380 nm至780nm 的电磁波。对于不同波长的 光，人眼有不同的颜色感觉（从长波长 到短波长，大体可分为红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫七类颜色）。
1.1.1 视敏特性
1.1.1 视敏特性


对于不同波长的光，人眼有不同的敏感 度，即对于辐射功率相同而波长不同的 光有不同的光亮感觉，人眼的这一特性 称为视敏特性。 描述人眼视敏特性的物理量为视敏函数 和相对视敏函数。在相同亮度感觉的条 件下，不同波长光辐射功率pr(λ)的倒数 用来衡量人眼对各波长光明亮感觉的敏 感程度。称：K(λ)=1/pr(λ)
1.2.2 逐行扫描原理




1、逐行扫描电流及扫描光栅 逐行扫描是指在图像上从上到下一行紧跟着 一行的扫描方式。在电视技术中，不考虑图像 内容，只由电子束扫描形成的扫描线结构称为 扫描光栅。 2、扫描参数 扫描光栅的水平宽度与垂直高度之比称为光栅 的帧型比（也称宽高比）4：3。 水平扫描（行扫描）的参数包括: 行周期TH 、 行正程时间THt、行逆程时间 THr、行频fH= 1/ TH ， 行逆程系数α： α＝ THr / TH