电视的过去、现在和未来

电视原理小论文
题目：电视的过去、现在和未来
学院电子信息工程学院
专业电子信息工程专业
姓名、学号郝明福2013442052
王新杰2013442028
王子涵2013442260
2016年5月15日
对于电视行业来说，进入二十一世纪以来，各种新技术、新工艺层出不穷，电视机的发展可以用“一日千里”来形容，不少前几年独领风骚的技术或机型现在已经默默无闻，或者已经被新生的技术所取代。

电视机在我们的家庭生活中扮演了重要的角色。

电视机作为客厅里最重要的家电，它给我们带来无法替代的视觉享受。

现在人们谈论电视，俨然是谈论家庭中必不可少的成员一样。

然而在1900年，电视只是俄国科学家Constantin Perskyi在提交给巴黎国际博览会电学大会的论文中刚刚创造出来的新名词。

这个100年前的新奇玩意现在竟然成了占领我们的客厅并且娱乐必不可少的消遣工具。

在技术的发展和人们的需求不断催化的前提下，电视也发生着重大的改变：体积、尺寸、功能、类型，设置。

电视传播的序幕——“尼普柯夫圆盘”
电视的基本原理早在电报发明时代就已经被提出来：把图像分解成像素，再把像素转换成电信号，电信号传送到远方后通过接收机把它还原为图像。

1873年，英国的史密斯发现了硒的光敏性，即在有光照射的情况下导电性能增加。

这种光敏材料的出现使光转换为电信号成为可能。

1884年，还是一名大学生的德国发明家尼普柯夫提出了一种图像分解方案，由此拉开了电视传播的序幕。

尼普柯夫扫描圆盘上有一圈沿螺旋线排列的孔，当转动圆盘时，每一个孔就呈现出图像不同的部分，从而产生明暗程度不同的光信号。

把这些光信号投射到硒光电管上，就转换为相应的电信号。

整个圆盘的转动相当于对图像整体进行扫描。

如果在接收端设置一个同样的尼普柯夫圆盘，并与发射端的圆盘同步旋转，那么，通过接收端圆盘的电光转换，可以再现原来的图像。

尼普柯夫圆盘利用了人眼的“视觉暂留”现象，当圆盘的转速到达某一个值以后，复原的图像就不再是断续的图像片断，而是一个看起来连续的完整图像。

尼普柯夫的圆盘扫描法，是解决电视机械扫描的经典方法，在电视发明史上占有重要的地位。

1884年11月 6日，尼普可夫把他的这项发明申报给柏林皇家专利局。

他在专利申请书的第一页这样写道：“这里所述的仪器能使处于A地的物体，在任何一个B地被看到。

”一年后，专利被批准了，这是世界电视史上的第一个专利。

专利中描述了电视工作的三个基本要素：把图像分解成像素，逐个传输；像素的传输逐行进行；用画面传送运动过程时，许多画面快速逐一出现，
在眼中这个过程融合为一个完整的动作。

这是以后所有电视技术发展的基础原理，今天的电视仍然是这样工作的。

1900年，在巴黎举行的世界博览会上第一次使用了“电视”这个词。

可是最简单最原始的机械电视，在20多年以后才出现。

贝尔德与电视的诞生
电视的诞生是与被誉为“电视之父”的英国工程师贝尔德紧紧联系在一起的。

贝尔德在“尼普柯夫圆盘”的基础上进行了新的研究工作，于1925年发明了机械扫描式电视摄像机和接收机。

该电视装置采用尼普柯夫圆盘进行扫描，精度为30行，扫描频率为每秒5幅。

他还采用了电子管对图像信号进行放大。

尽管复原的图像很少、很不稳定，但确实能大体看出图像的面貌。

1926年1月，贝尔德发明的机器有了明显的改善。

他立刻给英国科学皇家学会写了一封信，请求该会实地观察。

当贝尔德从一个房间把一个办公室勤杂工干活的活动影像传送到另一个房间时，应邀前来的专家们一致认为，这是一件难以置信的伟大发明。

赞助者也很快意识到了这项发明的市场前景是广阔的，于是纷纷投资，成立了多家公司。

经过不断改进设备提高技术，贝尔德的电视效果越来越好，名声也越来越大，引起了极大的轰动。

后来“贝尔德电视发展公司”成立了，不断推出引起轰动的表演。

1927年，他用电话线成功地实现了伦敦至格拉斯哥的电视画面传送，全程640公里。

1928年春，贝尔德又尝试用短波传送电视信号，利用漂浮在大西洋中的汽船，把图像从伦敦传至纽约。

1929年，贝尔德可以实现每秒12.5帧、每帧30行的电视传输。

这一时期的贝尔德春风得意，他的技术脱颖而出，凌驾在其他电视发明家之上。

1936年11月2日是人类历史上一个值得纪念的日子。

这一天在伦敦亚历山大宫，英国广播公司（BBC）使用贝尔德的240行扫描机械电视系统，正式播出了一场规模宏大的歌舞晚会，因此，这一天被认为是世界电视的诞生日（在此之前，英国、美国等国家已经开始了电视实验广播，美国的第一座实验台出现于1928年，英国于1929年开始实验播出），BBC也被认为是世界上第一个电视台。

当时电视的播出时间为每周13小时，传播范围仅限于亚历山大宫方圆35英里以内，几百名幸运的观众通过奇妙的电视匣子看到了有声有景的魔术般的景象。

几
个月后，BBC采用了新的电视设备，扫描线发展到405行，图像更加清晰。

电子电视系统的出现
最早的电视机是采用尼普可夫圆盘的机械电视机，但显示的图像相当粗糙，图像模糊不清，无法再现精细的画面。

机械电视的这一致命弱点困扰着人们，人们试图寻找一种能同时提高电视的灵敏度和清晰度的新方法，于是，使用阴极射线管（简称CRT）的电子电视机应运而生。

尼普柯夫圆盘在发明的时候还只是一个方案，当时的光电流和电压的变化太小，而且信号放大技术还未出世，很难付诸实施。

1897年，德国人布劳恩发明了一种带荧光屏的阴极射线管，当电子束撞击时荧光屏会发光。

当时布劳恩的助手曾提出用这种管子做电视的接收管，固执的布劳恩却认为这是不可能的。

1906年，布劳恩的助手迪克曼和格拉克用这种阴极射线管来显示线条和字母，这就是最早的电子显像管。

1907年，俄国发明家罗辛将尼普柯夫圆盘与布劳恩管结合起来，设想了一种由前者发射信号、后者接收信号的电视系统。

1908年，苏格兰工程师坎贝尔·温斯顿进一步设计出了发射端和接收端均采用阴极射线管的方案：发射端的阴极射线管由互相绝缘的光敏元件镶嵌而成，有待传输的图像投射到阴极管时，对不同光敏元件产生不同的电荷存储量，当用电子束对这些带电光敏元件进行扫描时，它们放电产生不同强度的电流。

坎贝尔·温斯顿设计的发射端的阴极管，正是今天摄像管的雏形。

1911年，俄罗斯圣彼得堡大学教授罗律格研制成功了世界上第一个电子束显像管电视实用模型，并成功地显示了第一幅简单的电视图像。

但是由于当时的阴极管寿命短，扫描精度和速度均有限，因此一开始的电视研制工作还是沿着尼普柯夫圆盘机械扫描的思路进行。

前面提到的贝尔德设计的就是机械电视系统。

20世纪20～30年代电视技术的发展受制于机械扫描固有的限度，图像不清晰、动作不连续、不自然，与实际图像有很大差异。

高质量的图像传输需要高速度和高精度的扫描技术，但尼普柯夫圆盘难以胜任。

人们又想起了布劳恩管，认识到坎贝尔·温斯顿方案是电视技术发展的必由之路。

美籍俄国物理学家兹沃里金开辟了电子电视的时代。

早在1923年，兹沃里金就发明了电子扫描技术，5年以后的1928年兹沃里金终于将利用电子扫描来摄取图像的光电摄像管制造出来，进行了一系列改进后，1933年，他公开发表了他的光电摄像管成果。

与此同时，科学家们先后发明了电子发射管和电子接收管，实现了使电视摄像与显像完全电子化的过程。

自从电子扫描技术取代机械扫描技术，图像分辨率就大大提高了，电子电视以其潜在的前景优胜于机械电视。

1935年，英国政府在为本国选择电视标准时，支持EMI（电子音乐工业公司）系统——一种在兹沃里金发明基础上改进的405行扫描线电子电视系统。

所以，英国电视开播不久，贝尔德的机械电视系统便遭淘汰。

从黑白电视到彩色电视
根据三基色原理，自然界中的大部分彩色都可以分解成红、绿、蓝三种基色光，而这三种基色光又可以按一定比例调配出自然界中的大部分色彩。

彩色电视系统在传送彩色图像时，不需要传送彩色的所有光谱信息，只要传送三个基色信号，在接收端再对三个基色信号进行复合，便能重现彩色图像。

与黑白电视不同的只是，原来只需要发送一种信号，现在增加到三种信号。

这三种信号是同时发射还是顺序发射，决定了彩色电视不同的发展方向。

“同时发射”可以与黑白电视机兼容，是当时公众能够接受的方式。

1940年，美籍匈牙利人彼得·戈马在前人研究的基础上，制成了世界上第一部彩色电视机。

他将拍摄物体的色彩分解成红、绿、蓝三种颜色，然后用编码器把它们组合成一个信号束，同时发射出去。

接收时，电视机里安有解码器，能将信号分解还原成三种颜色的光束。

当这些光束同时照射到屏幕上时，奇迹出现了：玫瑰变成了红色，树叶变成了绿色，天空是蓝的，云朵是白的……
1954年，美国全国广播公司（ABC）正式播送彩色电视节目。

从阴极射线管（简称CRT）的电子电视机到平板电视
CRT学名为“阴极射线显像管”，是一种使用阴极射线管的显示器。

主要有五部分组成：电子枪，偏转线圈，荫罩，高压石墨电极和荧光粉涂层及玻璃外壳。

它是应用最广泛的显示设备之一，CRT电视具有可视角度大、无坏点、色彩还原
度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等优点。

CRT 电视的核心部件——电子枪体型巨大沉重，因此CRT电视往往非常笨重。

这也难以导致了其大型化的缺点，当时市场上38寸的CRT电视已经是当时的“巨无霸”了，重量竟达到了大约100KG。

同时，CRT辐射较大、闪烁剧烈，因此有所谓“最近观看距离”的概念，另外能耗较高也是一大弊端，因此逐渐被平板电
视所取代。

平板电视 FPD（Flat Panel Display）顾名思义，就是屏幕呈平面的电视，它是相对于传统显像管电视机庞大的身躯作比较而言的一类电视机，主要包括液晶显示LCD（Liquid Crystal Display）、等离子显示PDP（Plasma Display Panel）、有机电致发光显示OLED（Organic Light Emitting Display）、表面传导电子发射显示SED（Surface-conduction Electron-emitter Display）等几大技术类型的电视产品。

从背投电视到投影机
背投电视就是背后投影的电视机，是一种假借投影和反射原理，将屏幕和投影系统置于一体的电视显像系统。

背投电视将投影机安装在机身内的底部，信号经过反射，投射到半透明的屏幕背面显像。

根据其内部利用的投影机种类，背投电视主要可以分为LCD(液晶)和DLP(数码光路处理器)两种。

背投电视的体积庞大、可视角度窄、灯泡寿命短。

当时背投电视的一个优点便是用户无须对系统进行光学调整，相比投影机比较方便。

但随着科技的进步，现在投影机灵活性上大大增强，不仅画质清晰，而且观看非常舒适。

背投电视逐渐被投影机取代。

从等离子电视到液晶电视
等离子电视是一种利用气体放电原理进行显示的电视，其工作原理与日光灯很相似，是在真空玻璃管中注入惰性气体或水银蒸气，加电压之后，产生等离子效应放出紫外线，激发荧光粉而产生可见光。

等离子电视除了在动态清晰度方面表现优异，在视觉舒适度、色彩还原度、对比度、可视角度等方面的性能也较好。

等离子电视在动态和画面表现上相比液晶电视有天然的优势。

但由于种种原因(市场战略失误、有烧屏隐患、生产成本高等)，导致了它在与液晶电视的竞争中渐落下风，曾经的市场霸主松下、先锋等纷纷退出市场，而三星也宣布在年底前将停产等离子电视，目前仍然生产等离子电视的厂商仅剩LG和长虹两家。

从RF射频端子到高清机顶盒
RF射频端子原意为无线电射频(RadioFrequency)。

它是目前家庭有线电视采用的接口模式。

RF 的成像原理是将视频信号(CVBS)和音频信号(Audio)相混合编码后输出，然后在显示设备内部进行一系列分离/ 解码的过程输出成像。

由于步骤繁琐且音视频混合编码会互相干扰，所以它的输出质量也是最差的。

由于RF射频端子是模拟信号端子，因此不可避免地存在着易被干扰的问题，加上它编解码的过程繁琐，画质也很难尽如人意。

现在直接用RF射频端子连接电视与信号线收看模拟电视的家庭越来越少了，大多数都被高清、操作便捷、功能丰富的数字电视机顶盒所取代。

从AV端子、分量端子、S端子到HDMI端子
AV端子，是家用影音电器用来发送视频模拟信号(如NTSC、PAL、SECAM)的常见端子。

AV端子通常采用黄色的RCA端子传送视频信号，另外配合两条红色与白色的RCA端子发送音频。

分量接口是把模拟视频中的明度、彩度、同步脉冲分解开来各自发送的端子。

S-端子，是将视频数据分成两个单独信号(光亮度和色度)进行发送的模拟信号。

这三个端子同样都是模拟信号端子，同样存在着容易被干扰的问题。

另一个与画质无关的烦恼是，由于它们把各种信号分开传输，导致这些端子连接一个设备往往需要很多根线缆，既影响接线又不甚美观。

因此虽然这些端子往往还都有提供，但现在已经越来越多地被全数字信号且支持同时传输音视频的HDMI接口所取代。

从CCFL背光源到LED背光源
CCFL即冷阴极荧光灯，是一种气体放电发光器件，其构造类似常用的日光灯，通过连接插头与高压板相连。

CCFL具有灯管细小、结构简单、表面温升小、表面亮度高、易加工成各种形状，使用寿命长、显色性好、发光均匀等优点，所
以，CCFL在很长一段时间是液晶屏最为理想的背光源。

CCFL 背光源有体积大、能耗高、寿命短的弊病，并且它的色域和对比度偏窄。

除此之外，受CCFL背光源的原理制约，灯管内含有有毒物质汞，倘若用户不慎打碎灯管，有可能对人体造成危害。

CCFL的弱点也正是LED背光源的优点，体积更小、寿命更长、色域和对比度更宽广、无毒无害节能环保。

现在CCFL背光已被 LED背光源所取代。

全球并存的3种模拟彩色电视制式
目前世界各国的电视制式不尽相同，制式的区分主要在于其帧频的不同、分解率的不同、信号带宽以及载频的不同、色彩空间的转换关系不同等等。

世界上
现行的模拟彩色电视制式有三种： NTSC制、PAL制和SECAM制。

这里不包括高清晰度彩色电视HDTV(High-Definition television)。

NTSC制、PAL制和SECAM制都是兼容制制式。

这里说的“兼容”有两层意思：一是指黑白电视机能接收彩色电视广播，显示的是黑白图像；另一层意思是彩色电视机能接收黑白电视广播，显示的也是黑白图像，这叫逆兼容性。

为了既能实现兼容性又要具有彩色特性，彩色电视系统应满足几方面的要求：必需采用与黑白电视相同的一些基本参数，如扫描方式、扫描行频、场频、帧频、同步信号、图像载频、伴音载频等；必须将摄像机输出的三基色信号转换成一个亮度信号，以及代表色度的两个色差信号，并将它们组合成一个彩色全电视信号同时进行传送。

有线电视的局部覆盖
有线电视（CATV）的最初形式是共用天线系统，起源于1950年美国的偏远地区。

是在电视覆盖区的边缘地带，选择有利地形和干扰小的场所，架设性能优良的电视接收天线，把收到的优质信号经过放大、处理后，用电缆分配给用户，这样就形成了多个电视用户共用一套接收天线的接收形式。

随着技术的不断发展，共用天线系统逐渐超越了单纯接收的功能，开始自制节目并进行现场直播，形成了一套独立完整的有线电视广播体系。

70年代后期卫星电视出现后，天上的卫星电视广播和地面有线系统结合，使有线电视得到迅速发展。

“无线上星、有线入户”逐渐成为电视传播的主要形式。

有线电视的发展经历了三个阶段，第一阶段是共用天线电视系统。

第二阶段是电缆电视，用同轴电缆传输信号，又叫闭路电视。

这两个阶段又称为传统有线电视系统，只能单向向用户传输电视节目。

被称为第三阶段的现代有线电视系统，开始于上世纪80年代后期，是一个双向传输系统，可以提供交互式数字电视以及普通电话、可视电话、Internet接入等综合性服务，从而实现视频、数据、话音三网合一。

卫星电视的全面覆盖
卫星电视系统是以卫星转发为主要传输方式的广播系统，由于其覆盖面积大、通信容量高、通信质量好、成本低，得到了很快发展。

卫星传输是靠安装在卫星上的转发器实现的，因此这种传输方式的覆盖面积很大，而且投资省，见效快。

卫星传输所占用的频段宽，可容纳的节目套数多，
信息容量大。

卫星电视广播共有三种方式。

一是通过普通的通信卫星将模拟电视信号转发到本地电视台、有线电视网或集体接收站，然后进入千家万户；二是采用模拟制式的大功率电视直播卫星，直接面向家庭传播电视信号，但是由于这种电视信号未经数字压缩处理，每台转发器只能直播一路电视节目，每颗卫星一般只能直播3路电视；三是90年代初期发展起来的Ku频段数字视频压缩电视直播卫星，每台转发器可以面向装有0.45m口径卫星电视接收天线的家庭直播4～8路节目，每个卫星装有16-32个转发器，这样一颗卫星就可以直播100多路电视信号，这种业务也称作卫星数字电视直播。

从模拟电视到数字电视
电视在经历了从黑白到彩色的第一次变革后，并没有停止发展的脚步，目前在全球范围内正经历着从模拟电视到数字电视的第二次革命。

所谓数字电视指从电视节目采集、制作、存储、播出到发射、传输、接收全部采用数字编码与数字传输技术的新一代电视系统。

由此可见，数字电视不仅仅指我们日常所用的电视机，数字电视机只是数字电视的终端接收设备。

从模拟电视到数字电视的迁移，不仅仅是模拟方式到数字方式的变化，还意味着新的功能、新的服务和更好的性能。

就像移动通信的数字化不仅使通话更清晰，还催生了短信服务、多媒体服务一样，在数字电视这个平台上，个性化、互动性的服务不断涌现，进而成为一个综合性的多媒体家庭信息服务平台，包括单向数字电视广播；单向数据应用，如软件在线升级、数据广播、股票信息广播等；交互式多媒体应用，如视频点播、电视会议、电视商务等，使观看者变成使用者。

在我国，广电主管部门为数字电视的发展制定了明确的时间表。

2005年，卫星传输全部实现数字化，有线电视网及省级以上台基本实现数字化，全国将有四分之一左右的电视台发射和传输数字电视信号；2010年，广播影视节目制作、播出以及卫星、有线传输实现数字化，地面电视基本实现数字化，数字电视接收机得到普及；2015年将停止模拟电视的播出，全面实现数字化。

根据广电总局的相关文件，我国实现从模拟电视到数字电视的转换主要途径有两种：一是有线电视数字化，二是数字直播卫星，其中以有线电视数字化为主要发展方向。

交互电视的出现
交互电视是电视数字化和网络化的产物，在西方国家已经是一种较为普及的
电视收看方式。

交互电视完全改变了电视观众被动接受的模式，它可以与观众进行双向交流，使观众主动地、带选择性的获取各种信息，包括电视节目。

这时，“观众”变成了“用户”。

安装了机顶盒的电视用户可以利用遥控器、红外遥控键盘等手段操控普通电视机（也可以用数字电视机代替机顶盒+普通电视机作为终端），在观看电视节目的同时，上传自己的要求，选择电视台提供的相关内容和服务，参与到节目中去。

首先，交互电视可以提供与正在播出的节目有关的各种资料，包括背景材料的增值服务。

如体育运动的各种统计资料、新闻的背景材料等，甚至为那些电视连续剧迷们偶尔错过一集而设置的“上集情节提要”之类。

英国天空数字电视台在足球直播现场架有多台摄像机，每一位观众可随意选择不同机位摄像机拍摄的不同角度图像。

其次，交互电视可以扩展到家庭购物、双向电视游戏、视频点播、电视会议、远程教学与培训等多个领域。

再次，用户在享受电视服务的同时又可以上网，同其他观众一起玩游戏、获取信息、网上购物、发送邮件等，还可以进行银行、证券、远程教育等方面的活动。

数字高清电视技术的成熟
传统的彩色电视播建立在黑白电视基础之上，为了能与黑白电视制式兼容采用了很多技术。

尽管这些措施解决了兼容性问题，但同时也带来了很多弊端，如亮度信号和色度信号之间相互串扰等等。

随着电视的普及和观众欣赏要求的不断提高，传统彩色电视所提供的图像质量已无法满足人们的要求。

人们希望电视图像的质量能够接近35mm胶片的影像质量。

针对这一目标，各国开始了新一代电视的研究，这就是高清晰度电视HDTV。

高清晰度电视的发展历史可分为两个阶段：模拟高清晰度电视和数字高清晰度电视。

目前所说的高清电视一般指“数字高清晰度电视”。

发展迅速的电视摄像机技术和日新月异的电视录像技术
摄像机技术的发展只有几十年的历史，但变化之快令人瞠目。

摄像机有几个明显的技术发展阶段：黑白摄像机、单管彩色摄像机、三管彩色摄像机、CCD摄像机、数字摄像机、数字高清晰度摄像机。

电视录像技术的应用晚于摄像机技术，但发展速度很快，录像格式层出不穷，。