现代电视原理第1章

第1章电视传像基础

n1.1人眼特性

n1.2 电视扫描原理n1.3 黑白全电视信号n1.4 图像信号的带宽n1.5 图像信号的频谱

n电视是通过电信系统将活动景物在一定距离之外即刻重现图像和声音的技术。重现的图像是必须适应人眼的视觉特性，由此决定了电视传像的基本要求和实施方式。

n人眼视觉特性包括:视敏特性、亮度感觉特性、视觉惰性、闪烁感觉、视觉分辨力特性和彩色感觉特性等.

n基本要求方面:重现图像应符合人眼的视敏特性、亮度感觉特性、视觉惰性、闪烁感觉、视觉分辨力特性和彩色感觉特性等，以保证显示屏上的图像相对于原景物像有极佳的逼真感，无可见瑕疵。

1.1 人眼的视觉特性

n电视图像是由人眼观看的，电视系统的特性应与人眼的视觉特性相适应。

n只有掌握了人眼的视觉特性，才能够合理选择电视系统的基本参数。

1.1.1 视敏特性

n光是一种携带电磁波辐射能量的电磁波；

n可见光是波长范围为380 nm至780nm 的电磁波，光谱是连续分布的。

n人眼对于不同波长的可见光有不同的颜色感觉;

n人眼对于不同波长的可见光有不同的敏感度;

n即对于辐射功率相同而波长不同的光有不同的光亮感觉，这一特性称为视敏特性。

n实验表明，在等辐射能量分布的光谱中，人眼感到最亮的是波长为５５５nm的黄绿光，而感觉最暗的光是红光和紫光。

n视敏特性用相对视敏函数V(λ)来定义:

n在相同的辐射功率下:

n V(λ)越大，人眼对该波长的光越敏感；

n也可以表示为:在相同的主观亮度感觉下:

n要获得相同的亮度感觉，红光所需要的的辐射功率要比绿光大的多。

n人眼在明亮和黑暗两种不同的环境中有不一样的视敏特性，原因是人眼的视网膜上有两种光（视）敏细胞：锥状细胞和杆状细胞。

n锥状细胞：特点是灵敏度低，在光亮条件下（比如白天）才能感知明暗层次，属明视觉细胞，它不仅有明暗的感觉而且能辨别颜色；

n杆状细胞：特点是灵敏度高但不能辨别颜色，属暗视觉细胞。在夜晚或微弱光线下人眼靠杆状细胞进行感光。

明视觉与暗视觉视敏函数

n在明亮环境中人眼对波长为555nm的黄绿光有最大的敏感度，在与其它波长具有相同辐射功率时，感到最亮，相对视敏函数值为1；而随着波长的增大或减小，人眼光亮感觉的敏感度越来越弱，感到越来越暗，即相对视敏函数值越来越小。

n在黑暗环境中，人眼对波长为507nm的青绿光有最大的敏感度，

n由于电视系统重显的图像有相当高的亮度，所以电视系统只考虑人眼的明视觉视敏特性，而不需要考虑人眼的暗视觉视敏特性。

1.1.2 光的度量

n由于人眼对不同波长光有不同的敏感度，所以在光的度量时，必须考虑光波对人眼刺激的效果。

§（1）光能

§能被人眼感觉的辐射能量称为光能；

§辐射能量相同，但波长不同的光，其光能是不同的。

§（2）光通量

n光通量----单位时间内，光源发出的能被人感觉的辐射能量。§用符号Φ表示，光通量的单位是光瓦和流明（lm）。

n单位是光瓦、流明（lm）。

n1光瓦=683流明。

§光通量=辐射功率×视敏函数值

§当波长为555nm的单色光辐射功率为1W 时，所产生的光通量定义为1光瓦（对明视觉）。

§对于其它波长，由于人眼感光灵敏度的下降，同样是1瓦的辐射功率，所产生的光通量均小于1光瓦，其光瓦数就等于相对视敏函数给出的值。

§（3）发光强度

§（点）光源单位立体角内发出的光通量称为（点）光源的发光强度，用符号I表示。发光强度是个矢量，它表示光源发出的光能量在观察方向的强弱程度，其单位是坎德拉(cd)（或称烛光）。

§（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，它表示不发光物体被光源照明的程度，用符号E表示。

§常用单位为“勒克斯”，1勒克斯(lx)＝1流明／平方米＝10-4辐脱。面发光度与照度都是标量。

§（5）亮度

§发光面每单位投影面积的发光强度称为亮度,符号L表示。

§亮度表明发光面或被照明面在观察方向上所见到的亮暗程度。

§亮度的单位是坎德拉／平方米＝cd／m2，过去也称尼特(nit)。

1.1.3亮度感觉和亮度视觉范围特性

n人眼的亮度感觉是一个主观量，它不仅取决于景物给出的亮度值，而且还与周围环境的平均亮度有关。

n(1)人眼的感光具有适应性

n是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。

比如从明亮环境进入到昏暗环境，瞳孔逐渐增大，同时光敏细胞灵敏度提高，使视觉灵敏度从低向高变化，而从昏暗环境进入到明亮环境则相反。使得人在极高亮度环境或极低亮度环境中都能看清物体。

n明视觉的亮度感觉范围从1 ~106cd／m2 ；

n暗视觉的亮度感觉范围从10-3 ~几个cd／m2；

n人眼所能感觉的亮度范围很宽，数量级从到，达109:1；

n（2）亮度视觉范围

n人眼不能同时分辨109:1的亮度范围。

n在平均亮度适中时，能同时感觉的亮度上、下限之比最大可接近1000:1，

n在平均亮度过高或过低时，只有10:1。

n现代电影胶片能够按正比例关系记录景物的亮度范围为128:1；

n而电视摄录设备能按正比例关系记录的亮度范围要低于它。

（3）可见度阈值

n人眼察觉亮度变化的能力是有限的，无法区分微弱的亮度变化。

n亮度级差是指在亮度L的基础上增加一个最小亮度ΔLmin，此时人眼刚刚感到两者有差异，称这两个亮度的级差为一级。nΔLmin称为可见度阈值（即一级亮度级差所增加的亮度值）。

n不同亮度L，人眼能觉察到的最小亮度变化ΔLmin是不同的，L大，ΔLmin也大。

n定义对比度灵敏度阈: δ= ΔLmin/L

n在相当宽的亮度范围内δ是一个常数，通常为0.005至0.02，当亮度很高或很低时可达0.05。