数字电视原理(全)

可见光谱 无线电波 105 红外线 1010 紫外线 1015 X射线 射线 1020 宇宙射线 1025
频率/ 频率 Hz
波长/m 波长
3×103 ×
3×10-2 × 红 橙 黄
3×10-7 × 绿 青 蓝
3×10-12 紫
3×10-17
波长/ 波长 nm
780 630 580 555 495 485 460 380
1.3.2三基色原理及应用 青＝白－红 黄＋品红＝白－蓝－绿＝红 品红＝白－绿 黄＋青＝白－蓝－红＝绿 黄＝白－蓝 品红＋青＝白－绿－红＝蓝 黄＋青＋品红＝白－红－绿－蓝＝黑
1.3.3配色方程与亮度公式 配色方程
假定三个基色采用NTSC制显像三基色，则 配出光通量为1 lm(流明)的C白光时，需要红基 色光0.299 lm，绿基色光0.587 lm，蓝基色光 0.114 lm。当规定红、绿、蓝三个基色单位为 [R]、[G]、[B]，它们分别代表0.299 lm红基色光、 0.587 lm绿基色光、0.114 lm蓝基色光，则1 lm 的C白光可表示为：
1.3.2三基色原理及应用 实现相加混色的方法： 空间混色法
空间混色法是将三种基色光分别投射到同 一表面的相邻三点上，只要三点相隔足够近， 由于人眼的分辨力有限，故看到的不是三种基 色，而是它们的混合光。
1.3.2三基色原理及应用 实现相加混色的方法： 生理混色法
当两只眼睛同时观看不同的颜色，人们所 感觉到的彩色不是两种单色，而是它们的混合 色，称为生理混色法。
1.3色度学概要
1.3.1光的颜色与彩色三要素 1.3.2三基色原理及应用 1.3.3配色方程与亮度公式
1.3.1光的颜色与彩色三要素 光的颜色 客观因素是它的功率波谱分布 主观因素是人眼的视觉特性
1.3.1光的颜色与彩色三要素 彩色三要素 亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程 度的感觉。(光功率) 色调是指颜色的类别，是决定色彩本质 的基本参量。(光波长) 色饱和度是指彩色所呈现色彩的深浅程 度（或浓度）。 色调与色饱和度合称为色度。
数字电视原理
第1章 彩色电视基础知识
1.1光的特性与光源 1.3色度学概要 1.4人眼的视觉特性 1.5电视图像的传送及基本参量 1.6标准彩条信号
1.1光的特性与光源 光是一种电磁波 。人眼能看见的可见 (3.85~7.89) × 1014 Hz 频段内。 光谱只集中在
可见光谱 无线电波 105 红外线 1010 紫外线 1015 X射线 射线 1020 宇宙射线 1025
1.5.3电视图像基本参量 宽高比 根据人眼视觉特性，视觉最清楚的 范围是在垂直视角约15°、水平视角 约20°的矩形面积之内。因此，电视 机屏幕一般都设计成矩形。 我国原来的模拟电视图像宽高比为 4∶3。生理和心理测试表明，图像宽 高比达16∶9以上的宽幅图像利于建立 视觉临场感。为此，我国高清晰度电 视的图像宽高比已确定为16∶9。
1.5.3电视图像基本参量 图像分辨力 数字电视图像分辨力是数字电视系 统或图像信号源或信号处理过程或显示 器件（屏）等客观上转换、处理、传输 或重显图像细节的能力，是数字电视系 统、设备或器件的物理性能指标。 我国的SDTV和HDTV的图像分辨力 分别为720×576像素和1920×1080像素。
1.5.2电视扫描方式 隔行扫描的缺点： 行间闪烁现象 并行现象引起垂直清晰度下降 易出现垂直边沿锯齿化现象 隔行扫描产生的视频信号对于压缩处 理和后期视频制作带来困难
1.5.2电视扫描方式 逐行扫描 电子束从屏幕左上端开始，按照从 左到右、从上到下的顺序以均匀速度 一行接一行的扫描，一次连续扫描完 成一帧电视画面的方式称为逐行扫描。
幅度：
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1.6标准彩条信号
相位：
作业
1.5.1图像分解与顺序传送
1.5.2电视扫描方式 在电视系统的接收端，显像管外部 都装有水平和垂直两组偏转线圈。当水 平和垂直偏转线圈中同时加入锯齿波电 流时，电子束既作水平扫描又作垂直扫 描，而形成直线扫描光栅，这称为直线 扫描。
1.5.2电视扫描方式 隔行扫描 隔行扫描是将一帧电视图像分成两 场进行交错扫描。
F1C = 1[R]+1[G]+1[B] 对于任意给定的彩色光F，可表示为： F = R [R]+ G [G]+ B [B]
1.3.3配色方程与亮度公式
亮度公式
在色度学中，通常把由配色方程式配 出的彩色光F的亮度用光通量来表示，即：
Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B
1.4人眼的视觉特性 人眼的分辨力 人眼的分辨力是指人在观看景物时 人眼对景物细节的分辨能力。 人眼对被观察物体上刚能分辨的最 紧邻两黑点或两白点的视角θ的倒数称 为人眼的分辨力或视觉锐度。
频率/ 频率 Hz
波长/m 波长
3×103 ×
3×10-2 × 红 橙 黄
3×10-7 × 绿 青 蓝
3×10-12 紫
3×10-17
波长/ 波长 nm
780 630 580 555 495 485 460 380
1.1光的特性与光源 光是一种电磁波 。人眼能看见的可见 (3.85~7.89) × 1014 Hz 频段内。 光谱只集中在
1.3.2三基色原理及应用 三基色原理 三基色原理是指自然界中常见的大部 分彩色都可由三种相互独立的基色按不 同的比例混合得到。 波长为700 nm的红光为红基色——R(红) 波长为546.1nm的绿光为绿基色——G(绿) 波长为435.8nm的蓝光为蓝基色——B(蓝)
1.3.2三基色原理及应用 相加混色 相加混色是各分色的光谱成分相加， 混色所得彩色光的亮度等于三种基色的 亮度之和。 彩色电视系统就是利用红、绿、蓝三 种基色以适当比例混合产生各种不同的 彩色。
1.5.4图像显示格式及扫描方式表示方法
在图像显示格式及扫描方式的表示 方法上，目前国际上并没有统一。
1080/50i 1080/50/2:1 1080@50i 720/60p 720/60/1:1 720@60p
1.6标准彩条信号 标准彩条信号是一种常用的测试信 号，用来对电视系统的传输特性进行测 试和调整。
1.6标准彩条信号
1.6标准彩条信号 彩条中所对应的彩色全为饱和色，称 为100％饱和度，100％幅度(最大幅度)的 彩条信号。 标准彩条还以4个数码表示方法来命 名。例如，100-0-100-0彩条、100-0-10025彩条、100-0-75-0彩条。
1.6标准彩条信号
1.6标准彩条信号
1.5.3电视图像基本参量 图像清晰度 视力正常的人一般能分辨的视角约 为1′~1.5′，对应的线数为900 ~ 600线。 按我国数字电视标准，SDTV画面的有 效扫描行数为576，HDTV画面的有效扫 描行数为1080，观看SDTV和HDTV电视 图像时，距电视屏的距离分别约为屏幕 高度的5倍和3倍时，1个有效扫描行的 视角即约为1′~1.5′。
全反射法
全反射法是将三种基色光以不同比例同时 投射到一块全反射平面上，由此构成了投影彩 电。
1.3.2三基色原理及应用 相减混色 在彩色印刷、彩色胶片和绘画中的混 色采用相减混色。 相减混色是利用颜料、染色的吸色性 质来实现。混合颜料时，每增加一种颜 料，都要从白光中减去更多的光谱成分， 因此，颜料混合的过程称为相减混色。
1.3.2三基色原理及应用 红＋绿＝黄 黄＋蓝＝白 (补色) 绿＋蓝＝青 红＋青＝白 (补色) 红＋蓝＝品红 绿＋品红＝白 (补色) 红＋绿＋蓝＝白
1.3.2三基色原理及应用 实现相加混色的方法： 时间混色法
时间混色法是将三种基色光按一定的时间 顺序轮流投射到同一平面上，只要轮换速度足 够快，由于人眼的视觉惰性，分辨不出三种基 色，而只能看到混合彩色的效果。
1.5.3电视图像基本参量 亮度 亮度是表征发光物体的明亮程度， 是人眼对发光器件的主观感受。在电 视机或显示器中，亮度是表征图像亮 暗的程度，是指在正常显示图像质量 的条件下，重显大面积明亮图像的能 力。
1.5.3电视图像基本参量 对比度 对比度是表征在一定的环境光照射 下，物体最亮部分的亮度与最暗部分 的亮度之比。电视机或显示器的对比 度(C)是指在同一幅图像中，显示图像 最亮部分的亮度(Bmax)和最暗部分的亮 度(Bmin)之比，即：C＝Bmax/Bmin。当计 及环境亮度Bφ时的对比度为: Bmax + Bϕ C= Bmin + Bϕ
1.6标准彩条信号
1.6标准彩条信号 彩色电视为了与黑白电视兼容，必 须传送一个亮度信号，以便黑白电视机 接收。在彩色电视中，常用两个色差信 号(B-Y)和(R-Y)来代表色度信息，它们与 彩色摄像机输出的R、G、B三基色信号 存在下列关系： Y = 0.299 R + 0.587G + 0.114 B R − Y = 0.701R − 0.587G − 0.114B B − Y = −0.299 R − 0.587G + 0.886 B
1.5.4图像显示格式及扫描方式表示方法
数字电视画面的图像显示格式一般指 图像水平方向和垂直方向的有效像素数。 图像显示格式描述了组成一幅图像的像素 点阵数。 我国SDTV图像显示格式为720×576， 一帧图像在水平和垂直方向上的有效像素 数分别为720和576，扫描方式为隔行扫描， 这种电视系统或显示方式通常用720×576i 表示，其中i表示隔行（interlaced）扫描； HDTV图像用1920×1080i表示。
1.5电视图像的传送及基本参量
1.5.1图像分解与顺序传送 1.5.2电视扫描方式 1.5.3电视图像的基本参量 1.5.4图像显示格式及扫描方式表示方法
1.5.1图像分解与顺序传送 组成图像的基本单元称为像素。 图像的顺序传送就是在发送端把被 传送图像上各像素的亮度、色度按一 定顺序逐一地转变为相应的电信号， 并依次经过一个通道传送，在接收端 再按相同的顺序，将各像素的电信号 在电视机屏幕相应位置上转变为不同 亮度、色度的光点，
U = 0.493 ( B − Y ) V = 0.877 ( R − Y )
色度信号: 幅度: 相位:
eC ( t ) = U sin ωsct + V cos ωsct
C = U 2 +V 2
V θ = arctan U
e ( t ) = eY ( t ) + eC ( t )
彩色全电视信号:
1.6标准彩条信号
1.5.3电视图像基本参量 图像清晰度 电视图像清晰度是人眼能察觉到的 电视图像细节的清晰程度。按图像和视 觉的特点，图像清晰度一般从水平和垂 直两个方向描述，有时还增加斜向清晰 度指标。 图像清晰度用“电视线”作单位。1 电视线与垂直方向上1个有效扫描行的 高度相对应。
1.5.3电视图像基本参量 图像清晰度 图像清晰度既与电视系统本身的图 像分辨力有关，也与观察者的视力状况 有关。 如果人眼最小分辨角（即视敏角） 为θ，在分辨力最高的垂直视线角15° 内所能分辨的线数应为： Z＝15°/θ
1.4人眼的视觉特性 视觉惰性 视觉惰性是人眼的重要特性之一， 它描述了主观亮度与光作用时间的关 系。 人眼亮度感觉变化滞后于实际亮度 变化，以及光线消失后的视觉残留现 象（称为视觉暂留或视觉残留），总 称为视觉惰性。
1.4人眼的视觉特性 临界闪烁频率 当人眼受周期性的光脉冲照射时， 如果光脉冲频率不高，则会产生一明 一暗的闪烁感觉。如果将光脉冲频率 提高到某一定值以上，由于视觉惰性， 眼睛便感觉不到闪烁，感到是一种均 匀的连续的光刺激。 刚好不引起闪烁感觉的最低频率， 称为临界闪烁频率，它主要与光脉冲 的亮度有关。
1.4人眼的视觉特性
θ d L
d
或
2π L
=
θ
360 × 60
57.3 × 60 × d d θ= = 3438 L L
1.4人眼的视觉特性 人眼的分辨力 实验表明，人眼对彩色细节的分辨 力要低于对黑白细节的分辨力。 由于人眼对彩色细节的分辨力低， 所以在彩色电视系统传送彩色图像时， 对于图像的细节，可只传黑白的亮度 信号，而不传彩色信息。这就是所谓 的彩色电视大面积着色原理。利用这 个原理可以节省传输的频带。