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1、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―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
2、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―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。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
3、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:(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,即式中,u0代表摄像电压,B0为摄像亮度,K0为比例常数。经
4、预失真校正(常称为γ校正),重现亮度Bd则为(1―2)(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。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
5、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―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。
6、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′,…顺序扫描,直到最下面的中点a为止,共计行,完成了第一场正程扫描。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的电信号
7、。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,其数值确定了图像信号的背景亮度。(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―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
8、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(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―1
