电视原理-12009

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，是在许多年以后 才出现的。
1920－1930年间，许多科学家提出并实验了用机械扫描方 法实现图象信号的发送与接收的方案。故称此时为“机械 黑 白电视阶段”。
在机械电视的研制方面，做出卓越贡献的是
英国的贝尔德，他于1925年10月25日获得了电视传送的第 一张真人图片，也就诞生了世界上第一台机械黑白电视机
(a)只有行扫描; (b)只有场扫描; (c)行、场扫描同时存在
3．隔行扫描
逐行扫描的不利因素：
帧频与场频相等，理论分析可以得出，电视图
像信号的最高频率约为12M Hz，视频信号的带宽相
当宽，会使设备复杂化，电视频道数目减少。
改进措施：隔行扫描。
隔行扫描： 就是在每帧扫描行数仍为625行不变的情况下, 将每帧图像分为两场来传送,这两场分别称为奇场 和偶场。奇数场传送1,3,5,…奇数行;偶数场传送 2,4,6,…偶数行。
第一章 电视基础知识
电视的定义：
就是根据人的视觉特性，经电子扫描，用电的
方法来传送活动图像的技术。
1.1 电子扫描 无线电语音广播的工作原理：
图1―1 无线电语音广播原理图
电视广播分类： 开路（无线）即无线电视广播系统
双工器用于两台不同频的发射机共用一付天线，避免使用 合路器所带来功率损失，并防止大功率发射机相互影响， 同时还能抑制输出信号谐杂波。
1906年德国制造的第一台电子电视图像接收机。
弗拉基米尔· 科斯马· 佐利金
随着电子技术在电视上的应用，电视开始走出实验室，进
入公众生活之中，成为真正的信息传播媒介。
1936年电视业获得了重大发展。这一年的11月 2日，
英国广播公司在伦敦郊外的亚历山大宫，播出了一场颇具
规模的歌舞节目。这台完全用电子电视系统播放的节目， 场面壮观，气势宏大，给人们留下了深刻的印象。
数字电视的发展 大致分为三个阶段： 1，个别电视设备的数字化阶段。 2，全功能数字电视演播室阶段。 3，数字电视广播阶段。
电视技术的特点： • 快速发展 • 模拟、数字电视并存 • 各种制式群雄并起 • 各类设备争奇斗艳 • 多学科综合（物理学、生理学、数学、电子电 路、计算机、 信号处理、通信技术） • 深入日常生活，可见可感 • 构思奇巧、实现精到 • 有助于实现知识的贯穿和系统概念的建立
正程扫描和逆程扫描波形的区别：略。
• 行扫描基本参数
行正程扫描时间: THS 行逆程扫描时间: THR THR ＜＜ THS 行扫描周期TH = THS+THR 行扫描频率fH = 1/TH
• 场扫描基本参数
场正程扫描时间: TVS 场逆程扫描时间: TVR TVR ＜＜ TVS 场扫描周期TV = TVS+TVR 场扫描频率fV = 1/TV
Bd K u Kd (u ) Kd K0 B0 KB0
d gk
1/ 0
1.1.3 电子扫描
图像的分解与重现： 将一副图像上各象素的明暗变化转换为顺序传送 的相应的电信号，以及将这些顺序传送的电信号再重 新恢复为一副重现图像的过程。
2．逐行扫描
逐行扫描： 由于在图1―7所示的锯齿波电流作用下,电子束产
质量、制作能力和工作效率，扩展了频道资源、
模拟彩色电视制式 三大制式的相似性和不兼容性：略 模拟电视制式的缺陷： 1、亮度分辨率不足 2、色度分辨率不足 3、亮色互串 4、电视信号的时间利用率不充分 5、电视信号的幅度利用率不充分。 6、声音信号只有单声道。 7、高度比不适合人的视觉特性。 改良电视制式的发展：略
英国发明家。1925年制造出机械电视系统。
电子电视的兴起
从20世纪20－30年代，机械电视研究的同时，电子技
术也开始迅猛的发展。美籍俄国科学家弗拉基米尔· 科斯
马· 佐利金在这方面做出了重大贡献。
1929年，他试制成功了电子电视系统和电视显像管。 1931年，又研制成功了电子摄像管，并于1933年取得 了光电摄像管的专利。在此期间，美国的电视研究者 之一，法恩斯沃恩于1927年取得了电子电视系统的专 利。
技术等高新技术的迅猛发展，带来了广泛而深刻
的影响。其中数字技术的普及是信息领域最大的 一次技术革命。
广播电视领域也发生了巨大变化，数字电
视、高清晰度电视、网络、卫星以及计算机等
技术的发展，大大提高了广播电视节目的技术 拓宽了业务能力，开创了有线、卫星和地面电 视的新体系和新局面，给广播电视带来了一场 深刻地变革和前所未有的发展机遇。
力和科技水平的局限，古代只能使用绘画的办法来直
观的记录画面，这种方法需要耗费较长的时间，而且
不能实时的反映出情况的变化，还会受到绘画者的水
平、偏好、倾向的影响，真实度不够。
1839年，法国画家达盖尔发明了世界第一台可携 式照相机，标志着人类社会进入了影像时代。
但是人们没有满足，他们还希望照片“动”起来，
可以连续的记录影像资料。
1880年法国生理学家马莱伊发明第一台摄像机， 人类终于实现了用时间跨度记录画面的梦想。 随着摄像技术的发展，这种需要占用专门场地
播放的方式越来越不能满足大众的观看要求，于是
智慧的人类有发明了一个可以在家中观看影片的机
器——电视。
纵观电视的发展，可归纳为三个阶段：
机械黑白电视、电子黑白电视、电子彩色电视。
奇数行扫描（奇数场） 一帧图象分两次扫描
偶数行扫描（偶数场）
隔行扫描重现图像示意
每场扫描行数—— 312.5行
每帧扫描行数—— 625行 即: 按隔行扫描方式，要求黑白电视信号带宽为： Δf = 6 MHz 好处：信号带宽降低了一倍。
注意：
1、要求每帧扫描的总行数为奇数。
2、整个画面的变化是按场频重复的，但就每行而
彩色电视的普及
彩色电视的研究始于1925年，当时佐利金、贝尔德等
人都从事过这方面的研究，并做出了一定的贡献。因为20
－30年代重点是电子黑白电视的研究，所以彩色电视机的 研究主要在40－50年代才开始蓬勃发展。
1954年彩色电视试播成功。图为现代电视导播控制中心。
数字技术、网络技术、信息技术以及智能化
当时用的是英国的休恩伯格研制的405行、每秒50帧的
隔行电子扫描系统。此系统用的光电摄像管是在英国的 麦吉尔领导下研制成功的。当时播放的电视图像的清晰 度远远超过了机械扫描的电视，至此，电子黑白电视时 代就开始了。 1939－1945年，由于第二次世界大战的爆发，延缓了电
子电视的发展，当时，只有英、美、苏等少数国家建立
言，每秒重复25次，近看有闪烁感。
（实际系统中回扫线被消隐掉了）
实线表示扫描的正程，虚线表示扫描逆程期间的回扫线
可同时把不同位置上具有不同亮度的像素转变成相 应的电信号，再分别用各个相应信道把这些信号同时传 送出去。
4． 串行传输（实际应用）
按顺序传输，特点：
第一是要求传送速度快。
第二是传送要准确。收发双方应同步工作
并行传输的说明： 根据人眼的细节分辨力，一幅图像要比较清晰， 至少要有40万以上的像素，即需40万个信道 。 —不 经济，也不可能。
1884年11月 6日， 尼普科夫首先取得了机械电视用扫描盘发
明专利。这是一种光电机械扫描圆盘。
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： 1. 把图像分解成像素，逐个传输。 2. 像素的传输逐行进行。
3. 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。 这是以后所有电视技术发展的基础原理，甚至今天的电视 仍然是按照这些基本原则工作的。 此后，光电管、阴极射线管、真空二极管、三极管 的发明为电视的诞生奠定了坚实的基础。
γ 失真：电视系统中重现亮度与摄取亮度之间存在着 由于γ 引起的非线性失真。
为保持重现图像与原景像亮度成正比,则需在摄像端 预先将图像信号电压开γ 次方,即
u u
1/ 0
K
1/ 0
B
1/ 0
式中,u 0 代表摄像电压, B0 为摄像亮度, K 0 为比例常 数。经预失真校正(常称为γ 校正),重现亮度d 则 B 为
=1/(TH S+ THR )
fV=1/TV
=1/(TV S+ TVR )
隔行扫描场扫描电流图
正程扫描： 当流过行偏转线圈的锯齿波电流从a变到c时， 电子束从荧光屏的最左边移到荧光屏的最右边，称 其完成一行的正程扫描。 逆程扫描： 当锯齿波电流从c变到e时，电子束从荧光屏的 最右边返回到荧光屏的最左边，称其完成一行的逆 程扫描。
本书内容简介： 本书先讨论了黑白电视与彩色电视的基 本工作原理，并结合了电视技术的发展，分 析并讨论了广播电视、有线电视、数字电视 及高清晰度电视等现代电视系统的组成、原 理及设计特点。
第一章
电视基础知识
第二章
第三掌 第四章 第五章
彩色电视制式与彩色电视信号
广播电视系统 电视接受系统电路分析 有线电视系统
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2．图像帧
一幅图像的各像素传送一遍称为进行了一个帧处理， 或称为传送了一帧。
3．并行传输 （无法实现）
闭路（有线）： 传输电视信号由同轴电缆完成。(不向空间辐射电磁波， 优点：高质量、宽带性、保密性和安全性)
通信系统的基本组成框图：
信息源
发送设备
源自文库
信道
接收设备
收信装置
噪声源
结论：
无线电广播系统是一个通信系统
1.1.1 像素的概念 1．像素
图像处理系统中，组成画面的细小单元称为像素。
像素亮度既是空间（二维）函数，同时又是时间函数。
电视原理与现代电视系统
裴昌幸等
西安电子科技大学出版社
自我介绍：
陈建良
联系方式：
Email: cjliangl@yahoo.com.cn
概
电视发展的过程 电视的作用 电视的未来
述
人类进入文明社会以后发明了文字，用于记载事 件并使其得以流传，但文字的表现能力有限，不能直 观的反映出历史瞬间。 于是就出现了对画面的各种记录方法，由于生产
发送端
接收端
5．顺序转换的实现 —— 扫描
将组成一帧图像的像素，按顺序转换成电信号的过 程（或逆过程）称为扫描。
只要速度足够快，人眼感觉图像就是完整 和连续的。 扫描方向：自上而下——帧(或场)扫描
从左至右——行扫描。
扫描方式：逐行、隔行扫描，50次/S 扫描的作用：转换为单值函数。
1.1.2 光电与电光变换
1．摄像管与光电转换(构成)
图1―5 光电转换原理示意图
2．显像管与电光转换(构成)
显像管内电子束偏转
摄像管： 显像管：
光电转换特性可近似认为是线性的； 电光转换特性则是非线性的。
显像管的显示亮度(以Bd表示)与其栅、阴极间电压(以 u gk 表示)的γ次方成正比例,即:
(1-1)
Bd K d u gk
行场扫描关系
为获得有效的扫描光栅，电子束水平方向运动速度 应远大于垂直方向的运动速度；即： fH＞＞ fV
设每场扫描行数为Z，则：TV＝ZTH
清晰。
fH＝Z fV
即场周期是行周期的整数倍。扫描行数越多，图像越
假设：
1，若只在行偏转线圈中有电流：
2，若只在场偏转线圈中有电流：
图1―8 光栅形状
了电子黑白电视系统。直到50年代初，世界各国才开始 普及电子黑白电视。
我国于1956年开始筹建电视系统，1957年研制出第一套黑
白电视射机，1958年生产出了第一台黑白电视机，即天津
产的“北京牌”电视机―仅有5个频道的电子管黑白电视机。
1946年美国第一次播出黑白电视。图为50年代电视节目 录制现场。
机械黑白电视阶段
1848年，意大利的卡赛里发明了化学电传真系统，率
先实现了用电的方法在阿米昂与巴黎之间进行远距离传送 画面的奇迹。 随后，各国科学家们迫不及待的想实现“用电的方法 看到远处活动景象的愿望”。
1875年，乔治.卡瑞（George Carey）在波士顿提出了
一套将图像分为栅格形式的电视系统。
生自左向右、自上而下,一行紧挨一行的运动,因而称其
为逐行扫描。 1 ．电子束偏转的基本原理 电子扫描是通过电子束在偏转磁场的作用下发生 偏转而实现的。
右手定则：判断磁场方向。
左手定则：判断电子束的受力方向。
行偏转线圈：形成的磁场是垂直方向的。 场偏转线圈：形成的磁场是水平方向的。
fH=1/TH