光电转换与电视信号培训课件.ppt

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1、第二章光电转换与电视信号电影：电影和电视的相同点都是用来显示活动图象，它是根据人眼的视觉惰性，在一秒中内连续放映24幅图象从而产生图象活动的感觉。对电视系统来说，关键的问题是如何将景象或图象变成电信号以及在接收端再复原成图象并且活动起来。为了便于理解电视的基本原理，我们不妨从三个已成熟且较简单的事物入手来分析，着就是电影、传真和无线电语音广播。如上图,视觉暂留时间约0.1s，所以当f>10帧/秒时，感觉出活动感，但这时有跳动感，要实现连续感则f>24帧/秒；这时图象仍有闪烁感，为消除闪烁感，则需

2、要f>46帧/秒。结论：显示活动图象应有f>24帧/秒。传真：传真与电视的共同点都是传送（静止）图象和文字的。其传送过程是：将图象分解成像素→变成电信号→通过机械扫描将像素恢复合成图象。结论：传送图象通过传送像素来实现。无线电广播：无线电广播与电视的共同点都是远距离传送电信号，其工作过程是将声音转换成电信号→放大后调制载波发送出去→接收机收到电信号后通过信号处理还原成原来的声音信号，即：声→电→声.结论：远距离传送电信号通过载波调制方式来实现。受以上三方面启发，在电视发送端将图象分解成许许多多的

3、像素（约40万个）→将亮度转换成电信号（图象信号）→载波调制发射→信号接收处理→像素合成；而且为保证图象活动的连续性，f>24帧/秒，这样在一秒钟内将有2440万像素，只能采用电子扫描的方式来进行。2.1电视传像原理2.1.1顺序传送原理1.图象的表示根据三基色原理，彩色光需要用三个基本参量来描述，即亮度L(Lightness)、色调H(Hue)和饱和度S(Saturation),此外景物的形状需用空间坐标x、y、z表示，并且若是活动图象还是时间t的函数，即L、H、S都是四维函数，因此任何图象

4、都可用下列方程组表示：L=fL(x,y,z,t)H=fH(x,y,z,t)S=fS(x,y,z,t)若传送的是二维图象，则变为：L=fL(x,y,t)H=fH(x,y,t)S=fS(x,y,t)讨论最简单的黑白图象，则只有亮度方程：L=fL(x,y,t)2.图像分解与顺序传送方法：同时传送（并行）顺序传送（串行）实现顺序传送需解决三个问题：(1)图像→像素→电信号(2)电信号→图像(3)同步2.1.2图像摄取与重现2.1.2.1图像摄取光图像→电信号光电效应：光敏材料的电阻率随光照的强弱而不同，

5、这种现象叫光电效应。利用光电效应即可实现光电转换。光电转换：利用光电效应将光图像转换为电信号的过程。光电转换在摄像管中实现。摄像管：由镜头、光敏靶、偏转系统和电子枪组成，具体结构如图。定义：与图象像素亮度成比例的电信号称为图象信号。根据光电转换电路结构的不同，产生的图像信号有两种：若信号电平与图像像素的亮度成正比U(L)L或U(L)=kL，这种图像信号称为正极性图像信号；反之，如果信号电平的大小与图像的亮度成反比U(L)1/L或U(L)=k/L，则这种图像信号称为负极性图像信号。今后若不特别

6、说明则指负极性信号。我国电视标准规定发射时采用负极性图像信号。2.2电视扫描原理如前所述，电视图像的摄取与重现是基于光和电的相互转换，然而，把空间的光图像变成随时间变化的电信号，以及把随时间变化的电信号再转换成一幅平面图像，则是通过电子扫描完成的。下面以显像管为例介绍电视扫描的原理。按电子的运动规则可分为直线扫描和非直线扫描（如圆扫描、螺旋扫描等。见天津大学编教材）。在电视系统中采用匀速直线扫描方式。直线扫描按扫描行的次序又分为逐行扫描和隔行扫描。2.2.1逐行扫描定义：一行挨一行的扫描方式称为

7、逐行扫描。为使电子束作匀速直线扫描，在水平（行）与垂直（场）偏转线圈加入的都是锯齿波电流，如下图。A.iH0,iV=0当只有行锯齿电流流过行偏转线圈时,电子束将在水平方向上受到偏转力，产生水平方向的扫描，称为行扫描。这时在屏幕中间显示一条水平亮线。电子束从左到右的扫描称为行扫描正程，用THt表示。电子束从右快速返回到左的扫描称为行扫描逆程，用THr表示。正程用来显示图像，而逆程仅仅是为了返回左端开始下一行的重复扫描，故一般有THr《THt,来回扫描一行的时间称为一个行周期，用TH表示，TH=T

8、Ht+THr。fH=1/THB.iV0,iH=0若只有场锯齿电流流过场偏转线圈时,电子束将在垂直方向上受到偏转力，产生垂直方向的扫描，称为场扫描。这时在屏幕中间显示一条垂直亮线。电子束从上到下的扫描称为场扫描正程，用TVt表示。电子束从下快速返回顶端的扫描称为场扫描逆程，用TVr表示。正程用来显示图像，而逆程仅仅是为了返回顶端开始下一场的重复扫描，故一般有TVr《TVt来回扫描一场的时间称为一个场周期，用TV表示，TV=TVr+TVt。fV=1/TV.C.iV0,iH0，即同时加有行场扫描