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1、第第2章电视图像的传章电视图像的传送原理送原理第1页，本讲稿共66页2.1 电视传像原理电视传像原理 电电视视广广播播用用无无线线电电波波传传送送活活动动图图像像和和伴伴音音。传传送送伴伴音音要要把把随随时时间间变变化化的的声声能能变变成成电电信信号号传传送送出出去去，接接收收机机再再把把电电信信号号转转换换为为声声音音。传传送送活活动动图图像像要要在在发发送送端端把把亮亮度度信信息息从从空空间间、时时间间的的多维函数变成时间的单变量函数电信号。多维函数变成时间的单变量函数电信号。第2页，本讲稿共66页 人人眼眼的的分分辨辨力力是是有有限限的的，当当人人眼眼看看图图像像上上两两个个点点构构成成
2、的的视视角角小小于于1时时，眼眼睛睛已已不不能能将将这这两两点点区区分分开开来来。根根据据这这一一视视觉觉特特性性，我我们们可可以以将将一一幅幅空空间间上上连连续续的的黑黑白白图图像像分分解解成成许许多多小小单单元元，这这些些小小单单元元面面积积相相等等、分分布布均均匀匀，明明暗暗程程度度不不同同。大大量量的的单单元元组组成成了了电电视视图图像像，这这些些单单元元称称为为像像素素。报报纸纸上上的的照照片片就就是是这这样样构构成成的的，在在近近距距离离仔仔细细观观察察时时，画画面面由由许许多多小小黑黑点点组组成成；当当离离开开一一定定距距离离观观看看时时，看看到到的的是是一一幅幅完完整整的的照照
3、片片。单单位位面面积积上上的的像像素素数数越多，越多，图像越清晰。图像越清晰。第3页，本讲稿共66页 一一幅幅高高质质量量的的图图像像有有几几十十万万个个像像素素。要要用用几几十十万万个个传传输输通通道道来来同同时时传传送送图图像像信信号号是是不不可可能能的的。由由于于人人眼眼的的视视觉觉惰惰性性，可可以以把把图图像像上上各各像像素素的的亮亮度度信信号号按按从从左左到到右右、从从上上到到下下的的顺顺序序一一个个一一个个地地传传送送。电电视视接接收收机机按按发发送送端端的的顺顺序序依依次次将将电电信信号号转转换换成成相相应应亮亮度度的的像像素素，只只要要在在视视觉觉暂暂留留的的0.1 s时时间间
4、里里完完成成一一幅幅图图像像所所有有像像素素的的电电光光转转换换，那那么么人人眼眼感感觉觉到到的的将将是是一一幅幅完完整整的图像。的图像。第4页，本讲稿共66页 利利用用人人眼眼的的视视觉觉惰惰性性和和有有限限分分辨辨力力，活活动动图图像像可可分分解解为为一一连连串串的的静静止止图图像像，静静止止图图像像又又可可分分解解为为像像素素，只只要要在在 时时间间里里，发发送送端端依依次次对对一一幅幅图图像像所所有有像像素素的的亮亮度度信信息息进进行行光光电电转转换换，接接收收端端再再依依次次重重现现相相应应亮亮度度的的像像素素，就就可可以以完完成成活活动动图图像像的的传传输输。这这种种将将图像分解成
5、像素后顺序传送的方法叫做顺序传送原理。图像分解成像素后顺序传送的方法叫做顺序传送原理。利用视觉惰性，利用视觉惰性，我们同样可以把连续动作分解为一我们同样可以把连续动作分解为一连串稍有差异的静止图像。连串稍有差异的静止图像。电影就是每秒放映电影就是每秒放映24幅稍有幅稍有差异的静止画面来得到活动图像的，差异的静止画面来得到活动图像的，电视则是采用每秒电视则是采用每秒传送传送25幅稍有差异的电视画面来得到连续动作的效果的。幅稍有差异的电视画面来得到连续动作的效果的。第5页，本讲稿共66页 2.1.1 逐行扫描逐行扫描 在在电电视视发发送送端端用用摄摄像像器器件件实实现现光光电电转转换换，在在接接收
6、收端端用用显显像像管管实实现现电电光光转转换换。涂涂在在玻玻璃璃屏屏上上的的荧荧光光粉粉在在电电子子束束的的轰轰击击下下会会发发光光。荧荧光光屏屏的的发发光光强强弱弱取取决决于于轰轰击击电电子子的的数数量量与与速速度度，只只要要用用代代表表图图像像的的电电信信号号去去控控制制电电子子束束的的强强弱弱，再再按按规规定定的的顺顺序序扫扫描描荧荧光屏，光屏，便能完成由电到光的转换，便能完成由电到光的转换，重现电视图像。重现电视图像。第6页，本讲稿共66页 显显像像管管中中的的电电子子束束扫扫描描是是通通过过水水平平偏偏转转线线圈圈和和垂垂直直偏偏转转线线圈圈来来实实现现的的。在在水水平平偏偏转转线线
7、圈圈所所产产生生的的垂垂直直磁磁场场作作用用下下，电电子子束束沿沿着着水水平平方方向向扫扫描描，叫叫做做行行扫扫描描。同同时时在在垂垂直直偏偏转转线线圈圈所所产产生生的的水水平平磁磁场场作作用用下下，电子束沿垂直方向扫描，电子束沿垂直方向扫描，叫做场扫描。叫做场扫描。第7页，本讲稿共66页 假假定定在在水水平平偏偏转转线线圈圈里里通通过过如如图图2-1(a)所所示示的的锯锯齿齿形形电电流流，t1t2期期间间电电流流线线性性增增长长时时，电电子子束束在在垂垂直直偏偏转转磁磁场场的的作作用用下下从从左左向向右右作作匀匀速速扫扫描描叫叫做做行行扫扫描描正正程程，t2时时刻刻正正程程结结束束时时，电电
8、子子束束扫扫到到屏屏幕幕的的最最右右边边。t2t3期期间间偏偏转转电电流流快快速速线线性性减减小小，电电子子束束从从右右向向左左迅迅速速扫扫描描，叫叫做做行行扫扫描描逆逆程程，t3时时刻刻逆逆程程结结束束时时，电电子子束束又又回回扫扫到到屏屏幕幕的的最最左左边边。电电子子束束在在水水平平方方向向往往返返一一次次所所需需的的时时间间称称为为行行扫扫描描周周期期TH。行行扫扫描描周周期期TH等等于于行行正正程程时时间间THF和和行行逆逆程程时时间间THR之之和和。行行扫扫描描周周期期的的倒倒数数就就是是行行扫描频率扫描频率fH。第8页，本讲稿共66页 图图 2-1 逐行扫描电流和光栅逐行扫描电流和
9、光栅(a)行扫描电流；行扫描电流；(b)帧扫描电流；帧扫描电流；(c)扫描光栅扫描光栅 第9页，本讲稿共66页 假假定定在在垂垂直直偏偏转转线线圈圈里里通通过过如如图图2-1(b)所所示示的的锯锯齿齿形形电电流流，电电子子束束在在水水平平偏偏转转磁磁场场的的作作用用下下将将产产生生自自上上而而下下，再再自自下下而而上上的的扫扫描描，这这样样便便形形成成帧帧扫扫描描正正程程和和逆逆程程。帧帧扫扫描描的的周周期期TZ等等于于帧帧正正程程时时间间TZF和和帧帧逆逆程程时时间间TZR之之和和。帧帧扫扫描描周周期期的的倒倒数数就就是是帧帧扫扫描描频频率率fZ。帧帧扫扫描描频频率率fZ远远低低于于行扫描频
10、率行扫描频率fH。第10页，本讲稿共66页 如如果果把把行行偏偏转转电电流流iH和和帧帧偏偏转转电电流流iZ同同时时分分别别加加到到水水平平和和垂垂直直偏偏转转线线圈圈里里，那那么么，在在水水平平偏偏转转磁磁场场和和垂垂直直偏偏转转磁磁场场共共同同作作用用下下，电电子子束束同同时时沿沿水水平平方方向向和和垂垂直直方方向向扫扫描描，在在屏屏幕幕上上就就显显示示出出如如图图2-1（c）所所示示的的光光栅栅。由由于于行行扫扫描描时时间间比比帧帧扫扫描描时时间间短短得得多多，整整个个屏屏幕幕高高度度有有600多多条条扫扫描描线线，因因此此电电视视机机的的扫扫描描线线看看起起来来是是水水平平直直线线。这
11、这种种扫扫描描方方式式从从图图像像上上端端开开始始，从从左左到到右右、从从上上到到下下以以均均匀匀速速度度依依照照顺顺序序一一行行紧紧跟跟一行地扫完全帧画面，一行地扫完全帧画面，称为逐行扫描。称为逐行扫描。第11页，本讲稿共66页 逆逆程程扫扫描描线线会会降降低低图图像像质质量量，故故在在行行、帧帧逆逆程程期期间间用用消消隐隐脉脉冲冲截截止止扫扫描描电电子子束束，使使逆逆程程扫扫描描线线消消失失。为为了了提提高高效效率率，正正程程扫扫描描时时间间应应占占整整个个扫扫描描周周期期的的大大部部分分，电电视视标标准准规规定定了了行行逆逆程程系系数数和和帧帧逆逆程程系数系数：在在逐逐行行扫扫描描中中，
12、所所有有帧帧的的光光栅栅都都应应相相互互重重合合，这这就就要要求求帧帧扫扫描描周周期期TZ是是行行扫扫描描周周期期TH的的整整数数倍倍，也也就就是说每帧的扫描行数是说每帧的扫描行数Z为整数，为整数，TZ=ZTH，fH=ZfZ。第12页，本讲稿共66页 2.1.2 隔行扫描隔行扫描 为为了了保保证证电电视视图图像像有有足足够够的的清清晰晰度度，扫扫描描行行数数需需在在600左左右右；为为了了保保证证不不产产生生闪闪烁烁感感觉觉，帧帧扫扫描描频频率率应应在在48 Hz以以上上，这这样样图图像像信信号号的的频频带带就就会会很很宽宽，使使设设备备复复杂杂化化。隔隔行行扫扫描描在在不不增增加加带带宽宽的
13、的前前提提下下，保保证证有有足够的清晰度又避免了闪烁现象。足够的清晰度又避免了闪烁现象。第13页，本讲稿共66页 隔隔行行扫扫描描就就是是把把一一帧帧图图像像分分成成两两场场来来扫扫：第第一一场场扫扫描描1、3、5、奇奇数数行行，称称为为奇奇数数场场；第第二二场场扫扫描描2、4、6、偶偶数数行行，称称为为偶偶数数场场。每每帧帧图图像像经经过过两两场场扫扫描描，所所有有像像素素全全部部扫扫完完。偶偶数数场场扫扫描描线线正正好好嵌嵌在在奇奇数数场场扫扫描描线线的的中中间间，如如图图2-2（c）所所示示。我我国国电电视视标标准准规规定定，每每秒秒传传送送25帧帧，每每帧帧图图像像为为625行行，每每
14、场场扫扫描描312.5行行，每每秒秒扫扫描描50场场。场场频频为为50 Hz，不不会会有有闪闪烁烁现现象象，一一帧帧由由两两场场复复合合而而成成，每每帧帧画画面面仍仍为为625行行，图图像像清清晰晰度度没没有有降低，降低，而频带却压缩了一半。而频带却压缩了一半。第14页，本讲稿共66页 图图2-2（a）是是行行扫扫描描电电流流波波形形，图图2-2（b）是是场场扫扫描描电电流流波波形形。为为了了简简化化，图图中中未未画画出出行行、场场扫扫描描的的逆逆程程时时间间。一一帧帧光光栅栅由由9行行组组成成，图图2-2（c）中中奇奇数数场场光光栅栅用用实实线线表表示示，偶偶数数场场光光栅栅用用虚虚线线表表
15、示示。奇奇数数场场结结束束时时正正好好扫扫完完第第5行行的的前前半半行行，偶偶数数场场一一开开始始扫扫第第5行行的的后后半半行行，偶偶数数场场第第一一整整行行(第第6行行)起起始始时时垂垂直直方方向向正正好好扫扫过过半半行行，插插在在第第1行行和和第第2行行的的中中间间，形形成成隔隔行行扫扫描描。由由此此可可见见，隔隔行行扫扫描描要要将将偶偶数数场场光光栅栅嵌嵌在在奇数场光栅中间，奇数场光栅中间，每帧的扫描行数必须是奇数。每帧的扫描行数必须是奇数。第15页，本讲稿共66页 图图 2-2 隔行扫描电流和光栅隔行扫描电流和光栅(a)行扫描电流；行扫描电流；(b)场扫描电流；场扫描电流；(c)扫描光
16、栅扫描光栅第16页，本讲稿共66页 隔行扫描存在下列缺点：隔行扫描存在下列缺点：(1)行行间间闪闪烁烁效效应应 从从电电视视图图像像整整体体来来看看，隔隔行行扫扫描描后后图图像像场场频频保保持持在在50 Hz，高高于于临临界界闪闪烁烁频频率率，观观看看时时不不会会感感觉觉到到闪闪烁烁。但但当当图图像像中中有有一一行行亮亮线线时时，每每秒秒只只出出现现25次次，低低于于临临界界闪闪烁烁频频率率，就就会会感感到闪烁，到闪烁，这叫行间闪烁。这叫行间闪烁。第17页，本讲稿共66页 (2)并并行行现现象象 并并行行现现象象有有真真实实并并行行和和视视在在并并行行。在在隔隔行行扫扫描描中中，要要求求行行、
17、场场扫扫描描频频率率保保持持一一定定的的关关系系，否否则则两两场场光光栅栅不不能能均均匀匀相相嵌嵌。不不均均匀匀的的极极端端是是奇奇、偶偶两两场场光光栅栅重重合合，称称为为真真实实并并行行，这这时时图图像像清清晰晰度度会会降降低低一一半半。当当图图像像上上有有一一物物体体垂垂直直方方向向运运动动速速度度恰恰好好是是一一场场时时间间下下移移一一行行的的距距离离时时，该该物物体体后后一一场场图图像像与与前前一一场场相相同同，当当观观察察者者的的视视线线随随运运动动物物体体移移动动时时，看看起起来来是是两两行行并并成成了了一一行行，图图像清晰度下降，像清晰度下降，这被称为视在并行。这被称为视在并行。
18、第18页，本讲稿共66页 (3)垂垂直直边边沿沿锯锯齿齿化化现现象象 当当图图像像上上有有物物体体水水平平方方向向运运动动速速度度足足够够大大时时，因因隔隔行行分分场场传传送送，相相邻邻两两行行在在时时间间上上相相差差，结结果果运运动动物物体体图图像像垂垂直直边边缘缘出出现现锯锯齿齿。锯锯齿齿深深度度就就是是物物体体在在一一场场时时间内水平方向移动的距离。间内水平方向移动的距离。第19页，本讲稿共66页2.2 电视图像基本参数电视图像基本参数 2.2.1 图像宽高比图像宽高比 图图像像宽宽高高比比也也称称幅幅型型比比。根根据据人人眼眼的的视视觉觉特特性性，视视觉觉最最清清楚楚的的范范围围是是垂
19、垂直直视视角角为为15，水水平平视视角角为为20的的一一个个矩矩形形视视野野，因因而而电电视视接接收收机机的的屏幕通常为矩形，屏幕通常为矩形，矩形画面的宽高比为矩形画面的宽高比为4 3。第20页，本讲稿共66页 矩形屏幕的大小用对角线长度表示，矩形屏幕的大小用对角线长度表示，并习惯用英寸并习惯用英寸作单位，作单位，一般家用电视机的一般家用电视机的35 cm（14英寸）、英寸）、46 cm（18英寸）、英寸）、51 cm（20英寸）、英寸）、74 cm（29英寸）等都英寸）等都是指屏幕对角线长度。是指屏幕对角线长度。观观看看电电视视的的最最佳佳距距离离分分别别为为2 m、2.5 m、3m、4 m
20、，眼眼睛睛应应与与荧荧光光屏屏中中心心处处在在同同一一水水平平线线。为为增增强强临临场场感感与与真真实实感感，还还可可加加大大幅幅型型比比，例例如如，高高清清晰晰度度电电视视或或大大屏屏幕幕高高质质量量电电视视要要求求水水平平视视角角加加大大，观观看看距离约为屏高的三倍，距离约为屏高的三倍，幅型比定为幅型比定为16 9。第21页，本讲稿共66页 2.2.2 场频场频 选选择择场场扫扫描描频频率率主主要要应应考考虑虑不不能能出出现现光光栅栅闪闪烁烁。人人眼眼的的临临界界闪闪烁烁频频率率与与屏屏幕幕亮亮度度、图图像像内内容容、观观看看条条件件以以及及荧荧光光粉粉的的余余辉辉时时间间等等因因素素有有
21、关关，为为了了不不引引起起人人眼眼的的闪闪烁烁感感觉觉，场场频频应应高高于于48 Hz。随随着着屏屏幕幕亮亮度度的的提提高高，屏屏幕幕尺尺寸寸的的加加大大，观观看看距距离离的的变变近，近，场频应相应提高。场频应相应提高。第22页，本讲稿共66页 场场频频的的选选择择还还要要考考虑虑交交流流电电源源对对电电视视图图像像的的影影响响。电电视视接接收收机机电电源源滤滤波波不不良良或或因因杂杂散散电电源源磁磁场场的的影影响响，交交流流电电源源干干扰扰混混入入视视频频信信号号中中，都都会会使使图图像像产产生生一一种种垂垂直直方方向向的的明明暗暗变变化化，或或呈呈现现为为一一二二条条水水平平暗暗条条。当当
22、电电源源频频率率与与场场频频相相同同并并与与电电源源同同步步时时，这这些些干干扰扰在在图图像像上上是是固固定定不不动动的的，只只要要不不太太大大，眼眼睛睛是是感感觉觉不不出出来来的的；当当电电源源频频率率与与场场频频不不同同时时，干干扰扰图图形形将将是是移移动动的的，以以两两个个频频率率的的差频向上或向下滚动，差频向上或向下滚动，俗称俗称“滚道滚道”。第23页，本讲稿共66页 交交流流电电源源干干扰扰若若加加在在行行锯锯齿齿波波上上，会会造造成成光光栅栅扭扭曲曲。当当场场频频与与电电源源频频率率不不同同时时，光光栅栅不不但但扭扭曲曲而而且且摆摆动动。因因此此在在制制定定电电视视标标准准时时都都
23、规规定定场场频频与与本本国国的的电电网网频频率率相相同同。在在我我国国电电视视标标准准中中，场场频频选选为为50 Hz。随随着着新新型型荧荧光光粉粉的的出出现现，电电视视屏屏幕幕亮亮度度不不断断提提高高，一一些些高高亮亮度度的的画画面面常常会会引引起起闪闪烁烁感感觉觉，而而现现代代接接收收机机生生产产工工艺艺水水平平已已能能消消除除电电源源干干扰扰，所所以以将将来来会会采采用用比比50 Hz更更高的场频。高的场频。第24页，本讲稿共66页 2.2.3 行数行数 在在1.2.3节中得到分辨力公式节中得到分辨力公式 式式中中，L表表示示眼眼睛睛与与图图像像之之间间的的距距离离，d表表示示能能分分辨
24、辨的的两两点点间间最最小小距距离离，对对于于正正常常视视力力的的人人，在在中等亮度情况下观看静止图像时，中等亮度情况下观看静止图像时，为为11.5。第25页，本讲稿共66页 设设Z为每帧扫描行数，为每帧扫描行数，h为屏幕高度，为屏幕高度，则有则有 ，代入式（代入式（1-2）得）得 。取取标标准准视视距距L为为屏屏幕幕高高度度h的的46倍倍，并并取取为为1时时，则则可可算算得得应应该该取取的的扫扫描描行行数数在在860570行行之之间间。目目前前世世界界上上采采用用的的标标准准扫扫描描行行数数有有625行行和和525行行，我我国国采采用用625行。行。在在20世世纪纪50年年代代，电电视视机机以
25、以12英英寸寸和和14英英寸寸为为主主,所所以以行行数数选选择择了了625行行。随随着着大大屏屏幕幕电电视视的的发发展展，625行行的的标标准准明明显显偏偏低低，在在高高清清晰晰度度电电视视中中，为为了了获获得得临临场场感感和真实感，和真实感，扫描行数已增加到扫描行数已增加到1200行以上。行以上。第26页，本讲稿共66页 场频已经确定为场频已经确定为fV=50 Hz，由于采用隔行由于采用隔行扫描，扫描，则帧频则帧频fZ=25 Hz，也就是说，也就是说，一帧扫描时一帧扫描时间间TZ=40 ms。当扫描行数选定为当扫描行数选定为Z=625后，后，行扫描时间行扫描时间TH=TZ/Z=40 ms/6
26、25=64 s，行频行频fH=fZZ=25 Hz625=15 625 Hz。第27页，本讲稿共66页 图像信号图像信号 CCD传传感感器器的的每每个个像像素素的的输输出出波波形形只只在在一一部部分分时时间间内内是是图图像像信信号号，其其余余时时间间内内是是复复位位电电平平和和干干扰扰。为为了了取取出出图图像像信信号号并并消消除除干干扰扰，就就要要采采用用取取样样保保持持电电路路。每每个个像像素素信信号号被被取取样样后后，用用一一电电容容把把信信号号保保持下来，持下来，直到取样下一个像素信号。直到取样下一个像素信号。第28页，本讲稿共66页 下图是相关双取样电路（下图是相关双取样电路（CDS，C
27、orrelated Double Sampling），），图中图中SHP是复位电平取样脉冲，是复位电平取样脉冲，它对复位电它对复位电平进行取样，平进行取样，用来消除直流成分。用来消除直流成分。SHD是信号取样脉冲，是信号取样脉冲，它对取样后的复位电平和信号同时取样。它对取样后的复位电平和信号同时取样。由于取样后的由于取样后的两个信号中有相同的干扰波形，两个信号中有相同的干扰波形，因此将有相同干扰波形因此将有相同干扰波形的两个信号送到差分放大器中相减，的两个信号送到差分放大器中相减，就可得到不带干扰就可得到不带干扰的输出信号。的输出信号。在在CCD传感器的输出信号中含有多种热杂波，传感器的输出信
28、号中含有多种热杂波，这些杂波在差分放大器输入的两路信号中基本相同，这些杂波在差分放大器输入的两路信号中基本相同，经过差经过差分放大器后，分放大器后，热杂波将被抑制。热杂波将被抑制。第29页，本讲稿共66页图图 相关双取样电路相关双取样电路 第30页，本讲稿共66页 经相关双取样后得到的图像信号反映了实际景物的亮经相关双取样后得到的图像信号反映了实际景物的亮度。度。因为图像内容是随机的，因为图像内容是随机的，相应的电压波形也是随机相应的电压波形也是随机的，的，所以摄取一幅从白到黑所以摄取一幅从白到黑10个灰度等级竖条的图像，个灰度等级竖条的图像，每行产生的图像信号电压波形就是每行产生的图像信号电
29、压波形就是10阶梯从低到高阶梯从低到高的。的。纯白对应的电平最低，纯白对应的电平最低，全黑对应的电平最高。全黑对应的电平最高。这种信号电平与图像亮度成反比的图像信号称为负这种信号电平与图像亮度成反比的图像信号称为负极性图像信号。极性图像信号。反之，反之，信号电平与图像亮度成正信号电平与图像亮度成正比的图像信号称为正极性图像信号。比的图像信号称为正极性图像信号。第31页，本讲稿共66页 消隐信号和同步信号消隐信号和同步信号 显显像像管管电电子子束束在在行行、场场扫扫描描正正程程期期间间重重现现图图像像信信号号，在在行行、场场扫扫描描逆逆程程期期间间形形成成回回扫扫线线。因因为为摄摄像像机机在在行
30、行、场场扫扫描描逆逆程程发发出出消消隐隐信信号号令令电电视视接接收收机机显显像像管管电电子子束束截截止止，所所以以消消除除了了显显像像管管在在行行、场场扫扫描逆程期间产生的回扫线。描逆程期间产生的回扫线。第32页，本讲稿共66页 消隐信号分为行消隐信号和场消隐信号。消隐信号分为行消隐信号和场消隐信号。行消隐行消隐信号的宽度为信号的宽度为12 s，场消隐信号的宽度为场消隐信号的宽度为25TH+12 s。因为采用隔行扫描，因为采用隔行扫描，奇数场的场消隐起点与前面奇数场的场消隐起点与前面的一个行消隐差半行，的一个行消隐差半行，偶数场的场消隐起点与前面的偶数场的场消隐起点与前面的一个行消隐相差一行一
31、个行消隐相差一行,如图如图2-12所示。所示。行消隐信号和行消隐信号和场消隐信号合在一起称为复合消隐信号。场消隐信号合在一起称为复合消隐信号。第33页，本讲稿共66页图图 2-12 复合消隐信号复合消隐信号(a)奇数场；奇数场；(b)偶数场偶数场第34页，本讲稿共66页 电电视视接接收收机机显显像像管管要要正正确确地地重重现现摄摄像像机机摄摄取取的的图图像像，接接收收机机与与摄摄像像机机的的扫扫描描必必须须同同步步，即即扫扫描描的的频频率率和和相相位位完完全全相相同同。摄摄像像机机每每读读出出一一行行图图像像信信号号后后，送送出出一一个个行行同同步步信信号号，接接收收机机则则利利用用这这个个行
32、行同同步步信信号号去去控控制制本本机机的的行行扫扫描描逆逆程程起起点点。行行同同步步脉脉冲冲的的前前沿沿表表示示上上一一行行的的结结束束，下下一一行行的的开开始始。行行同同步步信信号号的的脉脉冲冲宽宽度度为为4.7 s，行行同同步步脉脉冲冲前前沿沿滞滞后行消隐脉冲前沿后行消隐脉冲前沿1.5 s，如图如图2-11（a）所示。）所示。第35页，本讲稿共66页 摄摄像像机机每每读读完完一一场场图图像像信信号号后后，送送出出一一个个场场同同步步信信号号，接接收收机机就就利利用用该该场场同同步步信信号号去去控控制制本本机机的的场场扫扫描描逆逆程程起起点点。场场同同步步脉脉冲冲的的前前沿沿表表示示上上一一
33、场场的的结结束束，下下一一场场的的开开始始。场场同同步步信信号号的的脉脉冲冲宽宽度度为为2.5TH，行行、场场同同步步信信号号合合在在一一起起称称为为复复合合同同步步信信号号。复复合合同同步步信信号号的的波波形形如如图图2-11（b）所所示示，奇奇数数场场的的最最后后一一个个行行同同步步脉脉冲冲的的前前沿沿与与场场同同步步脉脉冲冲的的前前沿沿相相距距TH2，而而偶偶数数场场最最后后一一个个行行同同步步脉脉冲冲的的前前沿沿与与场场同同步步的的前前沿沿间间距距为为TH，所所以以行行同同步步脉脉冲冲的的位位置置在在奇奇数数场和偶数场中有半行之差，场和偶数场中有半行之差，这样保证了隔行扫描的要求。这样
34、保证了隔行扫描的要求。第36页，本讲稿共66页图图 2-行同步信号和复合同步信号行同步信号和复合同步信号(a)行同步信号；行同步信号；(b)复合同步信号复合同步信号第37页，本讲稿共66页 如如果果接接收收机机的的场场频频稍稍高高或或稍稍低低于于场场同同步步信信号号，就就会会使使重重现现图图像像向向下下或或向向上上移移动动，移移动动速速度度取取决决于于接接收收机机与与场场同同步步信信号号场场频频之之差差。当当接接收收机机的的场场频频为为25 Hz,即即电电视视信信号号标标准准场场频频的的一一半半时时，屏屏幕幕上上出出现现上上、下下两两个个相相同同的的图图像像而而屏屏幕幕中中部部则则是是一一条条
35、水水平平黑黑带带，是是占占25行行的的场场消消隐隐信信号号。如如果果接接收收机机的的行行频频稍稍高高于于行行同同步步信信号号，屏屏幕幕上上会会出出现现一一条条条条向向右右下下方方倾倾斜斜的的黑黑白白相相间间的的条条纹纹；如如果果接接收收机机的的行行频频稍稍低低于于行行同同步步信信号号，屏屏幕幕上上会会出出现一条条向左下方倾斜的黑白相间的条纹。现一条条向左下方倾斜的黑白相间的条纹。第38页，本讲稿共66页 3 开槽脉冲和均衡脉冲开槽脉冲和均衡脉冲 在在场场同同步步信信号号期期间间行行同同步步信信号号中中断断，容容易易造造成成行行不不同同步步。为为了了保保持持行行同同步步信信号号的的连连续续性性，
36、保保证证场场同同步步期期间间行行扫扫描描的的稳稳定定，在在场场同同步步信信号号内内开开了了五五个个小小凹凹槽槽，形形成成了了五五个个齿齿脉脉冲冲。利利用用凹凹槽槽的的后后沿沿作作为为行行同同步步信信号号的的前前沿沿。凹凹槽槽叫叫做做开开槽槽脉脉冲冲，其其宽宽度度为为4.7 s，其其间间隔等于隔等于TH2。齿脉冲宽度为齿脉冲宽度为27.3 s，如图如图2-13所示。所示。第39页，本讲稿共66页 行行、场场同同步步脉脉冲冲合合在在一一起起成成为为复复合合同同步步信信号号，如如图图2-13（b）所所示示。由由于于行行、场场同同步步脉脉冲冲的的宽宽度度相相差差很很大大，因因此此可可以以用用微微分分电
37、电路路得得到到行行周周期期的的正正负负尖尖脉脉冲冲，用用正正尖尖脉脉冲冲去去同同步步行行扫扫描描发发生生器器。可可以以用用积积分分电电路路抑抑制制行行同同步步信信号号而而取取出出场场同同步步信信号号去去控控制制场扫描发生器，场扫描发生器，实现接收机行、实现接收机行、场扫描的同步。场扫描的同步。第40页，本讲稿共66页图图 2-14 未加均衡时奇数、未加均衡时奇数、偶数场的积分波形偶数场的积分波形第41页，本讲稿共66页 如如图图2-14所所示示,由由于于奇奇数数场场和和偶偶数数场场的的场场同同步步信信号号的的前前沿沿和和前前面面一一个个行行同同步步信信号号的的间间距距分分别别为为TH和和TH2
38、，因因此此通通过过积积分分电电路路后后，奇奇数数场场、偶偶数数场场同同步步信信号号的的积积分分波波形形不不一一样样，若若用用此此波波形形的的某某一一电电平平去去同同步步场场扫扫描描电电路路，则则两两场场的的同同步步会会出出现现时时间间误误差差t。偶偶数数场场在在t1时时同同步步而而奇奇数数场场在在t2时时同同步步，影影响响了了接接收收机机隔隔行行扫扫描描的的准准确确性性，导导致致扫扫描描光光栅栅的的并并行行和和垂垂直直分分辨力的降低。辨力的降低。第42页，本讲稿共66页 为为了了消消除除奇奇数数偶偶数数两两场场的的时时间间误误差差，在在场场同同步步信信号号前前后后若若干干行行内内将将行行同同步
39、步脉脉冲冲的的频频率率提提高高一一倍倍。为为了了使使频频率率提提高高后后的的行行同同步步脉脉冲冲的的平平均均电电平平不不变变，将将这这些些脉脉冲冲的的宽宽度度减减少少为为原原来来的的一一半半，在在场场同同步步信信号号的的前前后后各各有有五五个个脉脉冲冲分分别别称称为为前前均均衡衡脉脉冲冲和和后后均均衡衡脉脉冲冲。场场同同步步内内的的开开槽槽脉脉冲冲频频率率提提高高一一倍倍是是由由于于同同样样的的原原因因，这这样样，在在奇奇数数场场和和偶偶数数场场的的场场同同步步期期间间，以以及及前前后后若若干干行行的的同同步步脉脉冲冲波波形形会会完完全全相相同同，结结果奇数场和偶数场的积分波形也完全相同。果奇
40、数场和偶数场的积分波形也完全相同。第43页，本讲稿共66页 图图 2-15 黑白全电视信号黑白全电视信号(a)奇数场信号；奇数场信号；(b)偶数场信号偶数场信号 第44页，本讲稿共66页 图图 2-15 黑白全电视信号黑白全电视信号(a)奇数场信号；奇数场信号；(b)偶数场信号偶数场信号 第45页，本讲稿共66页 全电视信号全电视信号 黑黑白白全全电电视视信信号号由由图图像像信信号号、消消隐隐信信号号和和同同步步信信号号叠叠加加而而成成，如如图图2-15所所示示。同同步步脉脉冲冲叠叠加加在在消消隐隐脉脉冲冲之之上上，消消隐隐脉脉冲冲的的作作用用是是关关闭闭电电子子束束,消消除除回回扫扫线线。消
41、消隐隐电电平平相相当当于于图图像像信信号号的的黑黑色色电电平平，同同步步脉脉冲冲电电平平比比消消隐隐电电平平还还高高，不不会会在在接接收收机机屏屏幕幕上上显显示示出出来来。利利用用同同步步脉脉冲冲的的高高电电平平，可可以以把把同同步步脉脉冲冲切切割割出出来来，去去控控制制扫扫描描振振荡荡器器。同同步步脉脉冲冲的的前前沿沿是是扫扫描描逆逆程程开开始始的的时时间间，消消隐隐脉脉冲冲的的前前沿沿比比同同步步脉脉冲冲提提前前一一点点可可以以确确保保逆逆程程被被完完全消隐掉。全消隐掉。第46页，本讲稿共66页 全电视信号的幅度比例按标准规定是同步信号全电视信号的幅度比例按标准规定是同步信号电平为电平为1
42、00%，黑电平与消隐电平为黑电平与消隐电平为75%，白电平白电平为为10%12.5%，图像信号介于白电平和黑电平之图像信号介于白电平和黑电平之间，间，统称为灰色电平。统称为灰色电平。第47页，本讲稿共66页2.3电视图像的基本参数电视图像的基本参数 2.3.1 图像的尺寸与几何形状图像的尺寸与几何形状 （1）帧型和帧型畸变）帧型和帧型畸变 （2）图像的几何相似性）图像的几何相似性 由由于于电电子子束束是是在在扫扫描描正正程程期期间间传传送送图图像像信信号号的的，因因此此在在正正程程期期间间要要求求扫扫描描速速度度均均匀匀，这这就就要要求求流流过过偏偏转转线线圈圈的的电电流流线线性良好，否则重现
43、图像将产生非线性失真。性良好，否则重现图像将产生非线性失真。若原图像为方格信号，当行、场扫描电流波形均为线性变若原图像为方格信号，当行、场扫描电流波形均为线性变化的锯齿波时，重现图形无失真，仍为方格图形。当行、场扫化的锯齿波时，重现图形无失真，仍为方格图形。当行、场扫描电流只要有其中之一失真，显示的图形将出现非线性失真，描电流只要有其中之一失真，显示的图形将出现非线性失真，图图2-17(b)和和(c)分别表示行、场扫描电流其中之一出现分别表示行、场扫描电流其中之一出现非线性失真的情况。若二者同时失真，将显示出复杂的非线性失真的情况。若二者同时失真，将显示出复杂的失真图形。失真图形。第48页，本
44、讲稿共66页 行、场扫描电流幅行、场扫描电流幅度不足时同样会产生失度不足时同样会产生失真。真。第49页，本讲稿共66页 我国广播电视扫描参数我国广播电视扫描参数 扫描方式：隔行扫描。扫描方式：隔行扫描。行频行频 fH：15625Hz；场频场频 fV：50 Hz（帧频（帧频25 Hz）；）；行周期行周期TH：64s场周期场周期TV：20ms行正程时间行正程时间THS：52s场正程时间场正程时间TVS：18.4 ms行逆程时间行逆程时间THR：12s场逆程时间场逆程时间TVR：1.6 ms每帧扫描行数每帧扫描行数Z：625行行每帧显示行数每帧显示行数Z/：575行行每场扫描行数：每场扫描行数：31
45、2.5行行每场显示行数：每场显示行数：287.5行行第50页，本讲稿共66页2.3.3扫描行数及有关参数确定扫描行数及有关参数确定（1）图像的分解力（清晰度）与信号带宽图像的分解力（清晰度）与信号带宽 广广播播电电视视的的扫扫描描参参数数是是在在参参数数确确定定时时的的现现有有技技术术条条件件的的制制约约下下，根根据据人人们们对对电电视视图图像像清清晰晰度度的的要要求求，经经过过折折衷衷考考虑虑而而确确定定的的。扫扫描描参参数数一一经经确确定定，其其图图像像的的清清晰晰度度和和图图像像信信号号带带宽宽亦亦随随之之确确定定了了。电电视视图图像像的的分分解解力力通通常常用用能能分分辨辨黑黑白白相相
46、间间线线条条的的线线数数来来表表示示。例例如如，说说500线线清清晰晰度度，则则表表示示可可以以分分辨辨黑黑白白相相间间的的线线条条的的总总数数为为500条条，即即黑黑白白相相间间的的线线条条个个250条条。电电视视的的分分解解力力分分为为垂垂直直（方向）分解力和水平（方向）分解力。（方向）分解力和水平（方向）分解力。第51页，本讲稿共66页 1垂直分解力垂直分解力M 电视图的垂直分解力受每帧扫描行数电视图的垂直分解力受每帧扫描行数Z的限制，实际上是受每的限制，实际上是受每帧显示行数帧显示行数Z/的限制。理想条件下，的限制。理想条件下，M=Z/。但在实际上。但在实际上M与当时的与当时的图像状态
47、和扫描线的相对位置有关（如图示，圆点表示正在扫描的图像状态和扫描线的相对位置有关（如图示，圆点表示正在扫描的电子束），则总是有电子束），则总是有MZ/。由于扫描线具有一由于扫描线具有一定的宽度（电子束具有定的宽度（电子束具有一定的截面积），所以一定的截面积），所以再现图象可以完全恢复再现图象可以完全恢复第一列和第三列的原图第一列和第三列的原图形，而第二列则完全复形，而第二列则完全复不能恢复了，第四列可以部分恢复。这种极端的情形在实际的图象不能恢复了，第四列可以部分恢复。这种极端的情形在实际的图象是很少见的，一般的图像总是具有一定的随机性，所以垂直分解力是很少见的，一般的图像总是具有一定的随机性
48、，所以垂直分解力M介于有效扫描行数介于有效扫描行数Z/到到Z/的一半之间，可以用一个小于一的系数的一半之间，可以用一个小于一的系数k与与Z/的乘积来表示：的乘积来表示：M=kZ/。通常。通常k=0.76，则，则M=427线。线。由此可见，我国广播电视的垂直清晰度大于由此可见，我国广播电视的垂直清晰度大于400线。线。VHS家用家用录像机为录像机为200左右，左右，S-VHS在在400线左右，线左右，VCD在在280左右。左右。第52页，本讲稿共66页 2水平分解力水平分解力N 水水平平分分解解力力N是是指指图图像像在在水水平平方方向向上上可可以以区区分分出出垂垂直直的的黑黑白白相相间间的的线线
49、条条数数目目。电电子子束束在在垂垂直直方方向向上上扫扫描描是是一一行行一一行行进进行行的的，相相邻邻两两行行互互不不重重叠叠，则则垂垂直直方方向向上上象象素素是是不不连连续续的的，水水平平方方向向每每一一行行的的扫扫描描则则是是连连续续进进行行的的。由由于于扫扫描描电电子子束束具具有有一一定定的的截截面面，对对于于竖竖直直的的黑黑白白相相间间的的线线条条扫扫描描时时，在在黑黑白白的的交交界界处处，转转换换图图像像信信号号的的电电平平不不能能突突变变。若若图图象象的的细细节节比比电电子子束束的的直直径径更更小小，则则会会完完全全反反映映不不了了这这种种细细节节的的变变化化，即即存存在在孔孔阑阑效
50、效应应。第53页，本讲稿共66页 从提高水平分解力的观点上看，电子束截面的直径从提高水平分解力的观点上看，电子束截面的直径 d 越小图像的水平分力就会越高，但是电子束截面的直径越小图像的水平分力就会越高，但是电子束截面的直径太小画面转换的效率将会降低，所以电子束截面的直径太小画面转换的效率将会降低，所以电子束截面的直径d一般以扫描的行距相等为宜，一般以扫描的行距相等为宜，孔阑效应孔阑效应此时的水平分辨力与垂直分此时的水平分辨力与垂直分辨力相同（单位长度上），辨力相同（单位长度上），试验证明此时的图像质量最试验证明此时的图像质量最佳。在画面宽高比为佳。在画面宽高比为4:3时，时，线。线。第54页