第一章 广播电视技术系统

电子束的偏转来源于磁场力，称为磁偏转，比如在 显像管的管颈套上两个偏转线圈，分别产生磁场让电子 束作水平和垂直移位。让电子束作水平移位的偏转线圈 称为水平偏转线圈；让电子束作垂直移位的偏转线圈称 为垂直偏转线圈。 水平偏转线圈产生垂直磁场；垂直偏转线圈产生水平 磁场。 为实现匀速、单向、直线扫描，两个线圈必须通以锯 齿波电流。当水平偏转线圈通入行扫描频率的锯齿波电 流，电子束将沿水平方向来回偏转；而当垂直偏转线圈 通入帧扫描频率的锯齿波电流，电子束将沿垂直方向来 回偏转。
根据电视图像清晰度不同，电视分为标准清晰 度电视（SDTV----standard deHale Waihona Puke Baiduinition television) 和高清晰度电视（HDTV----high definition television）。 另外，电视信号又有模拟电视信号和数字电 视信号。由于数字电视信号在传输质量、通过数 据压缩来节省带宽、存储、节目制作等方面都优 于模拟信号，不久，数字电视广播将代替模拟电 视广播。 电视系统数字化的过程：中心台部分设备数字 化----中心台全面数字化-----标清数字电视广播----高清数字电视广播。
三
电视扫描原理
在电视系统中，发端的摄像器件（早期）是由 电子束在光敏面上移位实现扫描的，收端也是由 电子束在荧光屏上移位实现扫描的。
在电视系统中，采用匀速、单向、直线扫描 方式，自左向右，自上向下，一行一行，一帧一 帧的扫描。单向是指自左向右（水平扫描的正 程），自上向下（垂直扫描的正程）传送图像信 息，自右向左（水平扫描的回扫），自下向上 （垂直扫描的回扫）不传送图像信息。
4 视觉惰性和闪烁感觉
（1）视觉惰性----是指当有光脉冲刺激人眼时， 人眼视觉的建立和消失都具有一定的滞后效应。 包括视觉建立过程和视觉暂留过程。 建立时间短，暂留时 间长，暂留时间为 0.05秒至0.2秒。 光线消失后，视觉 暂留现象称为视觉 暂留。视觉暂留 为电影和电视成为 可能。
结论：由于视觉暂留，如果景物以间隙 性光亮重复出现，只要重复频率大于20Hz ， 视觉上便始终保留有景物存在的印象， （静止图像有连续感）这一重复频率称为 融合频率。
二 电视传像的基本原理 电视传像的基本过程 电光转换--------传输 --------光电转换。 黑白电视只传输亮度电信号，彩色电视传 输亮度、色度（饱和度和色调）电信号。它们的 光信息是空间（二维）和时间的函数，而电信号 只是时间的函数。 景物的传送方法：化整为零，即将景物精细地 分解为许许多多小点（像素），逐点进行光电转 换，然后进行传输。 像素----组成图像的最小单元 。
另外，黑白电视要传输考虑明视觉视敏函数的 景物亮度信息。
亮度层次 亮度层次n：画面最高亮度和最低亮度间可分 辨 的亮度差级数（也称灰度层次）。 对比度大，可分辨的亮度层次多，使图像明 暗层次丰富，柔和细腻。亮度层次和对比度的对 数成正比 在一定对比度下，人眼所能分辨的亮度层次 还与对比度灵敏度阈δ有关， 经计算， 若δ=0.05 ， C=30，则n=68。 3
（3）人眼的亮度感觉不仅取决于景物的亮度值， 而且还与环境亮度有关 比如： 路灯 （4）在不同的平均亮度环境中，人眼所能感觉 的最大亮度Bmax 和 最小 亮度Bmin是不同的，但 它们的比值Bmax / Bmin，即对比度却基本相同。 对比度C：景物或重现图像（人眼所能感受 的 ）最大亮度Bmax 和 最小 亮度Bmin的比值 B max C B min
人眼对于不同波长的光不仅有不同的颜色感觉，
波长 nm 色别 780～ 630 红 630～ 590 橙 590～ 530 黄 530～ 495 绿 495～ 475 青 475～ 430 兰 430～ 380 紫
而且有不同的敏感度，即对于不同波长但辐射功 率相同的光有不同的光亮感觉。人眼的这一特性 称为视敏特性。人眼的视敏特性用相对视敏函数 表示。
我国有线和卫星数字电视广播信道编 码和调制标准已确定，现正在开发有自主 知识产权的地面广播标准，计划2003年确 定，2005年实施地面数字电视广播，包括 SDTV和HDTV，2015年全面实现电视广播 的数字化。
第 一 章 电视传像的基本原理
一 人眼的视觉特性 电视系统的设计和有关参数的选择都是根据人 眼的要求进行的 。 黑白电视系统的设计要涉及的视觉特性 ： 视敏特性、亮度感觉、视觉惰性、闪烁感觉和视 觉锐度等。 1 视敏特性 可见光是波长范围为780至380nm 的电磁波。
（2） 闪烁感觉 ----人眼对频率不够高的周期性重 复的脉冲光源会产生一明一暗的闪烁感觉。 临界闪烁频率fC-------不引起闪烁感觉的光源最 低重复频率。它与许多因素有关，影响最大的有 两个： 对 于通常的亮度，要使电视图像不闪烁，其换 幅频率应高于45.8Hz。大于融合频率。
5 人眼的分辨力 （1） 视角、分辨角、分辨力 视角： 观看物体时，人眼对该物体所张开的角 度。 双眼且眼珠转动时，水平视角接近180°， 垂直视角接近120°。 双眼不转动时，清晰观看出物体内容的 视场区域约为35°×20° 。 分辨力：人眼分辨图像细节的能力称为人眼的分 辨力，分辨力用分辨角衡量。 分辨角（视敏角）：人眼刚刚能分辨两个黑点形 成的张角θ
1 逐行扫描 （1）扫描方式：从上至下一行一行匀速单向直线扫描 （2）扫描电流和扫描光栅 （ 以显像管为例） （A）扫描电流 分水平、 垂直扫描； 扫描电流包 括正程和逆程； 逆程不传信号。 TH为行周期， TH t为行正程， TH r为行逆程。
TF为帧周期，TF t为帧正程，TF r为帧逆程。 （B） 扫描光栅 不考虑图像信息，电子束扫描所形成的扫描线结构 称为扫描光栅 。 请同学们考虑：只有水平扫描电流或只有垂直扫描电 流的光栅。 （C） 光栅的宽高比（帧型比）--光栅宽度与高度之比 标清（SDTV）为4：3，是根据人眼水平清晰视角 大于垂直清晰视角和当时的电路水平选的。在画面高 度 4 至 6 倍 的 距 离 观 看 时 视 角 为 20°×15° 至 13°×10°。 HDTV为16：9。 实现方法：控制水平、垂直行场扫描电流峰峰幅度。 电视机屏幕的尺寸由对角线衡量。
S K lg B K 0
人眼对景物亮度感觉的适应性，以及亮度感觉 和环境有关，这些视觉特性给景物影像的传输重 现带来方便： （1）电视无须重显景物真实的亮度，只需保持（人 眼所能觉察的）最大亮度Bmax和最小亮度Bmin 的比值C（对比度）相同，并能重显其中的亮度级 差即可，此时，重显图像和实际景物的主观感觉 是一样的。比如白天景物亮度200—20000尼特， 显像管2---200尼特即可（当然层次不能失真）； （2）人眼不能觉察的亮度差别不必显示。
（3） 扫描参数 水平（行）扫描参数： 行正程时间TH t 、行逆程时间TH r 、 行周期TH、行逆程系数α、行频fH。 TH = TH t + TH r ，行逆程系数α = TH r / TH ， fH = 1/ TH 垂直（帧） 扫描参数： 帧正程时间TF t 、帧逆程时间TF r 、 帧周期TF、帧逆程系数βF 、帧频fF 。 TF = TF t + TF r ，帧逆程系数βF = TF r / TF ， fF = 1/ TF
传输方法采用顺序传输制-----将所有像素的亮度等信息转 换为相应的电信号后，按时间的顺序逐个传送。
只需一个通道。 但要求：轮流的速度足够快----每个像素每秒传多少次？ 收发要同步
关于同步扫描 扫描----- 顺序传输像素的方法（顺序分解像素和组合 像素的过程）。 实用的扫描方法----从左到右，从上到下一行一行， 一幅一幅的传输。 扫描的实质---是将空间、时间多维变化的函数变成只 随时间变化的函数。 同步----收发两端扫描规律完全一致， 即收发两端行、幅扫描同频同相。 同频是指收发两端扫描速度一致，在相同时 间内扫完一行和一幅。 同相是指收发两端每行、每幅的起始位置一致。
用曲线表示为
2 亮度感觉 亮度（luminance）：是表示光源发光面或反射 面明亮程度的物理量，亮度的单位是cd /m2 （坎德 拉/平方米、 烛光/平方米），也称尼特（nit）。 人眼的亮度感觉是一个主观量。关于亮度感觉 说明几点： （1）由于人眼的适应性，人眼所能感觉的亮度 范围很宽。 明视觉（锥状细胞）的亮度感觉范围为1尼 特到106尼特 ，暗视觉（杆状细胞）的亮度感觉范 围为千分之几尼特到几尼特，人眼所能感觉的亮度 范围109：1。
相对视敏函数值在0～1之间， 表示人眼对不同 波长光有不同敏感程度的函数。 相对视敏函数分明视觉（锥状细胞）和暗视觉 （杆状细胞） ， 明视觉相对视敏函数的最大值1在555nm （黄绿光）处。
相对视敏函数值在0～1之间， 表示人眼对不同波长 光 有不同敏感程度的函数。 相对视敏函数分明视觉（锥状细胞） 和暗视觉（杆状细胞） 。 明视觉相对 视敏函数的最大值1 在555nm（黄绿光） 处。
行周期TH和帧周期T F的关系 为使各帧图像的光栅能精确重合， 要求T F = ZTH ，（即fH = Z fF） Z为一帧的扫描行数，称为标称行数。 有效行数Zˊ-----帧扫描正程的行数 有效行数zˊ=（1- β）z 。
（4） 扫描频率的选择 原则：兼顾图像质量和电路的复杂性。 （A）帧频的选择 考虑：图像有连续感、无闪烁、不易受电源 干扰和频带宽度四个因素。 （a） 要使重显图像有连续感 为使重显静止图像有连续感，换幅频率 只需20赫以上。 为使重显的运动景物没有跳 跃感，换幅频率要比20赫更高一些。 （b）要使重显图像无闪烁感 要求 fF > fC 临界闪烁频率， 在一般亮度下， fF选48赫以上。
在中等亮度和中等对比度条件下，观看静止 图像的分辨角为1ˊ～1.5′。 关于分辨力的表示：1/θ。 分辨力和景物的照度、景物相对对比度有关， 和观看的距离无关。 另外，对于运动景物，如果相邻两幅画面中 的物体移动的距离过大， 会有跳跃式感觉。原 因是：物体运动超出人眼分辨力所对应的距离 ， 但人眼对运动图像分辨力较低，只要前后两幅 图像中， 物体 移动的距离相对于人眼的张角不 超过7.5分时，就会产生连续平滑的感觉。
广播电视技术系统
分两篇 第一篇 电视原理 包括模拟黑白电视、模拟彩色电视和 数字标清、数字高清电视原理。 第二篇 摄录编技术 包括数字摄像技术、数字录像技术、数 字切换和特技、联机线性编辑、非线性编 辑和其它视频存储技术。
第 一 篇
电 视 原 理
什么是电视
电视是将实际的或记录的活动图像和伴音变 换成电信号，通过传输线路传送至远处，即时重 显的技术。 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 电视有黑白和彩色之分。黑白电视，只传送景 物的亮度，彩色电视不仅要传送景物的亮度，而 且要传送景物的色度（色调和饱和度）。
人眼的适应性----人眼对不同的环境亮度有不 同感光灵敏特性 从亮环境到暗环境， 视觉灵敏度从低到高； 从暗环境到亮环境，视觉灵敏度从高到低。 （2）人眼是不能同时感觉这么宽的亮度范围 平均亮度适中，通常同时能感觉的亮度 上、下限之比为100：1，平均亮度过高或过低 只有10：1。电影为100：1，电视为30：1。 比如白天，环境亮度为10000nit，人眼可分辨 的亮度范围为200---20000nit，当环境亮度为 30nit，人眼可分辨的亮度范围为1---200nit。
（5） 亮度感觉是一个主观量，人眼亮度主观 感觉用亮度级差S 表示。
人眼所能感觉到的最小亮度差ΔBmin， 为1级亮度差（亮度级差为一级）
必需指出：不同亮度B，人眼能觉察到的最小亮 度变化ΔBmin （亮度级差）是不同的，B大， ΔBmin 也大。在相当的亮度范围内，ΔBmin/B为 常数。
ΔBmin/B称为对比度灵敏度阈，用δ表示，通常 为0.005至0.05，一般取0.05，即亮度差5%，人 眼感到1级亮度差。 实验证明：亮度感觉S和物体亮度B的对数成 正比：