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第1章 电视基础知识
1.1 电子扫描 1.2 黑白全电视信号
1.1 电子扫描
传输语音信号的无线电广播,主要包括发射与接收 两大部分。在发端主要完成将语音变为电信号(称音频 信号),并经放大、调制,然后由天线以高频电磁波形式 发射出去。收端则正好相反,将收到的高频电磁波经高 放、解调、音频放大,最后送扬声器发出声音。图1―1 给出了无线电语音广播原理图。
图1―7逐行扫描电流波形 (a)行扫描电流波形; (b)场扫描电流波形
由于在图1―7所示的锯齿波电流作用下,电子束产 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。 (2)扫描电流的非线性对显示图像的影响。
图1―8 光栅形状 (a)只有行扫描; (b)只有场扫描; (c)行、场扫描同时存在
图1―1 无线电语音广播原理图
电视广播有开路与闭路之分。开路系统,即无线电 视广播系统,其原理与语音广播类似,但无论是发端还是 收端,都远比语音广播复杂。
闭路电视系统所不同的只是传送电视信号由同轴 电缆完成而已。
图1―2 无线电视广播系统原理方框图
1.1.1 像素的概念 像素的传送具有以下两个特点: 第一是要求传送速度快。 第二是传送要准确。
图1―16同步分离原理框图及波形 (a)分离电路原理图; (b)各点波形
图1―17 复合同步脉冲及积分结果 (a)复合同步信号;(b)积分输出波形; (c)加有均衡脉冲的复合同步信号; (d)加有均衡脉冲后的积分器输出波形
扫描,直到最下面的中点a为止,共计 5 1 行,完成了第一
场正程扫描。
2
第二场(偶场),扫描从a′点开始,先完成第一场扫描 留下的半行a′—11′行的扫描,接着完成2—2′,4—4′,…等 偶数行的扫描。
1.2 黑白全电视信号
1.2.1 主体信号——图像信号 1. 图像信号及其特征 图像信号是由摄像管将明暗不同的景像转变而得
图1―15 复合同步与复合消隐信号 (a)复合同步信号;(b)复合消隐信号; (c)复合同步与复合消隐信号
2. 复合消隐信号 3.槽脉冲和均衡脉冲 图1―15(a)告诉我们,行同步脉冲与场同步脉冲具有 相同的幅度,不同的宽度,因而分离行、场同步脉冲的方 法一般是借助于宽度分离电路——微分与积分电路的 组合,如图1―16所示。
的电信号。 由图1―13可见,图像信号具有如下特征: (1)含直流,即图像信号具有平均直流成分,其数值确
定了图ຫໍສະໝຸດ Baidu信号的背景亮度。
(2)对于一般活动图像,相邻两行或相邻两帧信号间 具有较强的相关性。
2. 图像信号的基本参量 亮度、对比度和灰度是电视图像转换中三个十分重 要的参量。图像质量的好坏,可由它们给予完整的描述。 所谓亮度,通常是指单位面积的光通量。 亮度常以B表示,光通量的单位是烛光(cd),亮度的单 位是尼特(nit)或熙提(sb),它们之间的关系是:
图1―3 顺序传送像素示意图
1.1.2 光电与电光变换 电视图像的传送,在发端是基于光电转换器件,在收
端是基于电光转换器件。实现这两种转换的器件分别 称为摄像管和显像管。
1. 摄像管与光电转换 图1―4为光电导摄像管,属电真空器件。它主要由 镜头、光电靶、聚焦线圈和偏转线圈组成。其工作原 理如下所述。
(1―4)
1.2.2 辅助信号 1.复合同步信号 电视系统中,收、发扫描必须严格同步,即收、发扫
描对应的行、场起始和终止位置必须严格一致,否则就 会出现画面失真或不稳定现象。图1―14(a)为发端图像, 图(b)为相位不同步的情况。
图1―14 相位不同步产生的失真 (a)发端图像; (b)收端失真图像
2. 隔行扫描
所谓隔行扫描,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。
图1―12 隔行扫描光栅及电流波形 (a)每帧光栅;(b)行扫描电流波形;(c)场扫描电流波形
第一场(奇场),从左上角开始按1—1′,3—3′,…顺序
图1―4 光电导摄像管
图1―5 光电转换原理示意图
2. 显像管与电光转换
如图1―6所示,在接收端重现图像的是显像管。显 像管也是电真空器件,主要由电子枪、荧光屏、偏转线 圈等组成。其工作原理如下。
这里需要说明的是:对于摄像管来说,光电转换特性 可近似认为是线性的;而显像管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ugk表示)的γ次方成正比例,即:
1nit 1cd / m2 1sd 1cd / m2
图1―13图像信号 (a)正极性亮度递减信号; (b)负极性亮度递减信号; (c)一般的负极性图像信号
由于1m2=104cm2,所以
1sb=104nit
对比度是客观景物最大亮度Bmax与最小亮度Bmin 之比。当以K表示对比度时,有
K Bmax Bmin
图1―9 偏转线圈结构示意图 (a)行偏转线圈; (b)场偏转线圈
图1―10 扫描电流与重现图像的关系 (a)线性扫描,图像无失真; (b)行扫描非线性,产生左伸、右缩的非线性失真; (c)场扫描非线性,产生上拉、下压的非线性失真
图1―11扫描电流幅度不足时产生的失真 (a)行扫描幅度小;(b)场扫描幅度小
经预失真校正(常称为γ校正),重现亮度Bd则为
Bd Kd ugk Kd (u01/ ) Kd K0B0 KB0 (1―3)
1.1.3 电子扫描
1. 逐行扫描
在电视系统中,摄像管和显像管的外面都装有偏转 线圈,当线圈中分别流过如图1―7所示的行、场锯齿波 扫描电流时就会产生相应的垂直方向与水平方向的偏 转磁场,在这两个磁场的共同作用下,使电子束作水平与 垂直方向的扫描运动。
Bd Kdugk
(1―1)
如果图像信号由发送端传到接收端的传输过程中
未产生非线性失真,考虑到显像管电光转换的非线性,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 u01/ K01/ B01/
(1―2)
式中,u0代表摄像电压,B0为摄像亮度,K0为比例常数。
1.1 电子扫描 1.2 黑白全电视信号
1.1 电子扫描
传输语音信号的无线电广播,主要包括发射与接收 两大部分。在发端主要完成将语音变为电信号(称音频 信号),并经放大、调制,然后由天线以高频电磁波形式 发射出去。收端则正好相反,将收到的高频电磁波经高 放、解调、音频放大,最后送扬声器发出声音。图1―1 给出了无线电语音广播原理图。
图1―7逐行扫描电流波形 (a)行扫描电流波形; (b)场扫描电流波形
由于在图1―7所示的锯齿波电流作用下,电子束产 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。 (2)扫描电流的非线性对显示图像的影响。
图1―8 光栅形状 (a)只有行扫描; (b)只有场扫描; (c)行、场扫描同时存在
图1―1 无线电语音广播原理图
电视广播有开路与闭路之分。开路系统,即无线电 视广播系统,其原理与语音广播类似,但无论是发端还是 收端,都远比语音广播复杂。
闭路电视系统所不同的只是传送电视信号由同轴 电缆完成而已。
图1―2 无线电视广播系统原理方框图
1.1.1 像素的概念 像素的传送具有以下两个特点: 第一是要求传送速度快。 第二是传送要准确。
图1―16同步分离原理框图及波形 (a)分离电路原理图; (b)各点波形
图1―17 复合同步脉冲及积分结果 (a)复合同步信号;(b)积分输出波形; (c)加有均衡脉冲的复合同步信号; (d)加有均衡脉冲后的积分器输出波形
扫描,直到最下面的中点a为止,共计 5 1 行,完成了第一
场正程扫描。
2
第二场(偶场),扫描从a′点开始,先完成第一场扫描 留下的半行a′—11′行的扫描,接着完成2—2′,4—4′,…等 偶数行的扫描。
1.2 黑白全电视信号
1.2.1 主体信号——图像信号 1. 图像信号及其特征 图像信号是由摄像管将明暗不同的景像转变而得
图1―15 复合同步与复合消隐信号 (a)复合同步信号;(b)复合消隐信号; (c)复合同步与复合消隐信号
2. 复合消隐信号 3.槽脉冲和均衡脉冲 图1―15(a)告诉我们,行同步脉冲与场同步脉冲具有 相同的幅度,不同的宽度,因而分离行、场同步脉冲的方 法一般是借助于宽度分离电路——微分与积分电路的 组合,如图1―16所示。
的电信号。 由图1―13可见,图像信号具有如下特征: (1)含直流,即图像信号具有平均直流成分,其数值确
定了图ຫໍສະໝຸດ Baidu信号的背景亮度。
(2)对于一般活动图像,相邻两行或相邻两帧信号间 具有较强的相关性。
2. 图像信号的基本参量 亮度、对比度和灰度是电视图像转换中三个十分重 要的参量。图像质量的好坏,可由它们给予完整的描述。 所谓亮度,通常是指单位面积的光通量。 亮度常以B表示,光通量的单位是烛光(cd),亮度的单 位是尼特(nit)或熙提(sb),它们之间的关系是:
图1―3 顺序传送像素示意图
1.1.2 光电与电光变换 电视图像的传送,在发端是基于光电转换器件,在收
端是基于电光转换器件。实现这两种转换的器件分别 称为摄像管和显像管。
1. 摄像管与光电转换 图1―4为光电导摄像管,属电真空器件。它主要由 镜头、光电靶、聚焦线圈和偏转线圈组成。其工作原 理如下所述。
(1―4)
1.2.2 辅助信号 1.复合同步信号 电视系统中,收、发扫描必须严格同步,即收、发扫
描对应的行、场起始和终止位置必须严格一致,否则就 会出现画面失真或不稳定现象。图1―14(a)为发端图像, 图(b)为相位不同步的情况。
图1―14 相位不同步产生的失真 (a)发端图像; (b)收端失真图像
2. 隔行扫描
所谓隔行扫描,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。
图1―12 隔行扫描光栅及电流波形 (a)每帧光栅;(b)行扫描电流波形;(c)场扫描电流波形
第一场(奇场),从左上角开始按1—1′,3—3′,…顺序
图1―4 光电导摄像管
图1―5 光电转换原理示意图
2. 显像管与电光转换
如图1―6所示,在接收端重现图像的是显像管。显 像管也是电真空器件,主要由电子枪、荧光屏、偏转线 圈等组成。其工作原理如下。
这里需要说明的是:对于摄像管来说,光电转换特性 可近似认为是线性的;而显像管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ugk表示)的γ次方成正比例,即:
1nit 1cd / m2 1sd 1cd / m2
图1―13图像信号 (a)正极性亮度递减信号; (b)负极性亮度递减信号; (c)一般的负极性图像信号
由于1m2=104cm2,所以
1sb=104nit
对比度是客观景物最大亮度Bmax与最小亮度Bmin 之比。当以K表示对比度时,有
K Bmax Bmin
图1―9 偏转线圈结构示意图 (a)行偏转线圈; (b)场偏转线圈
图1―10 扫描电流与重现图像的关系 (a)线性扫描,图像无失真; (b)行扫描非线性,产生左伸、右缩的非线性失真; (c)场扫描非线性,产生上拉、下压的非线性失真
图1―11扫描电流幅度不足时产生的失真 (a)行扫描幅度小;(b)场扫描幅度小
经预失真校正(常称为γ校正),重现亮度Bd则为
Bd Kd ugk Kd (u01/ ) Kd K0B0 KB0 (1―3)
1.1.3 电子扫描
1. 逐行扫描
在电视系统中,摄像管和显像管的外面都装有偏转 线圈,当线圈中分别流过如图1―7所示的行、场锯齿波 扫描电流时就会产生相应的垂直方向与水平方向的偏 转磁场,在这两个磁场的共同作用下,使电子束作水平与 垂直方向的扫描运动。
Bd Kdugk
(1―1)
如果图像信号由发送端传到接收端的传输过程中
未产生非线性失真,考虑到显像管电光转换的非线性,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 u01/ K01/ B01/
(1―2)
式中,u0代表摄像电压,B0为摄像亮度,K0为比例常数。