第一節(jié) 圖像顯示原理與電視信號(hào)

1、 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 1第一節(jié)第一節(jié) 圖像顯示原理與電視信號(hào)圖像顯示原理與電視信號(hào)主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、電視廣播過程一、電視廣播過程二、光電轉(zhuǎn)換二、光電轉(zhuǎn)換三、顯像原理三、顯像原理四、隔行掃描四、隔行掃描五、掃描技術(shù)參數(shù)五、掃描技術(shù)參數(shù) 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 2電視廣播的一般過程電視廣播的一般過程 電視臺(tái)電視臺(tái)圖象和伴音轉(zhuǎn)換成低頻電信號(hào)（攝像機(jī)）圖象和伴音轉(zhuǎn)換成低頻電信號(hào)（攝像機(jī)） 電視機(jī)電視機(jī)還原圖像、伴音還原圖像、伴音高頻信號(hào)高頻信號(hào)光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換低頻信號(hào)低頻信號(hào)景景 物物調(diào)調(diào) 制制天線發(fā)射天線發(fā)射發(fā)發(fā) 射射 端：端：低頻信號(hào)低頻信號(hào)天線接收天線接收高頻信號(hào)高頻信號(hào)還原顯示

2、還原顯示解解 調(diào)調(diào)接接 收收 端：端： 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 3 象素：組成圖像細(xì)小的點(diǎn)子，使構(gòu)成圖像的基本單元。 掃描：將圖像轉(zhuǎn)變成順序傳送的電信號(hào)過程。 視敏角：人眼所在的點(diǎn)與被觀測(cè)的兩個(gè)點(diǎn)所形成的最小夾角。 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 4圖像的串行傳輸 第一是要求傳送速度快。傳送時(shí)間小第一是要求傳送速度快。傳送時(shí)間小于視覺暫留時(shí)間，重現(xiàn)圖像才會(huì)連續(xù)于視覺暫留時(shí)間，重現(xiàn)圖像才會(huì)連續(xù)無跳動(dòng)。無跳動(dòng)。 第二是傳送要準(zhǔn)確。即收發(fā)雙方應(yīng)第二是傳送要準(zhǔn)確。即收發(fā)雙方應(yīng)同同步步工作。工作。 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 5AdBLCD =d / L =(D/ N ) /L（弧度）（弧度）=57.3*60

3、 D/ N L (分）分） =1.5 則則 N 573線線水平行數(shù)水平行數(shù)N = 4/3 N 833垂直分解力（垂直分解力（ N ) 一幅畫面一幅畫面象素象素?cái)?shù)：約數(shù)：約52萬萬一、畫面分解：畫面分解： 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 6電信號(hào)輸出電信號(hào)輸出物物 透鏡透鏡電子槍電子槍偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)聚焦聚焦光電靶光電靶二、光電轉(zhuǎn)換：二、光電轉(zhuǎn)換：光電靶：光照后，電阻率變小光電靶：光照后，電阻率變小電子槍任務(wù)：發(fā)射均勻高速電子束電子槍任務(wù)：發(fā)射均勻高速電子束聚焦線圈的作用：電子束上靶時(shí)會(huì)聚成細(xì)點(diǎn)聚焦線圈的作用：電子束上靶時(shí)會(huì)聚成細(xì)點(diǎn)偏轉(zhuǎn)線圈的作用：使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)線圈的作用：使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn) 模擬模擬電視

4、基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 7光電轉(zhuǎn)換CCD：charge coupled device 電荷耦合器件電荷耦合器件MOS：金屬氧化物半導(dǎo)體：金屬氧化物半導(dǎo)體 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 8MOS電容器的剖面圖P 型硅電子勢(shì)阱電極（珊極）光氧化硅 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 9光電子轉(zhuǎn)換和電荷存儲(chǔ) 可見光通過透明電極在硅晶體內(nèi)激發(fā)出電子空穴對(duì)，在耗盡區(qū)的電場(chǎng)作用下，空穴流入襯底，電子被收集到由MOS柵極形成的勢(shì)阱中，形成電荷包。勢(shì)阱中所捕獲的電荷數(shù)目的多少與該處光照的強(qiáng)弱成正比。 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 10CCD的電荷轉(zhuǎn)移氧化硅V3V2V1電極P 型硅 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 11三相驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘脈沖波形V1V

5、2V3t1t2t3t4T 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 12CCD的電荷轉(zhuǎn)移氧化硅V3V2V1電極P 型硅t = t1V1V2V3t1t2t3t4T 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 13CCD的電荷轉(zhuǎn)移氧化硅V3V2V1電極P 型硅t1tt2V1V2V3t1t2t3t4T 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 14CCD的電荷轉(zhuǎn)移氧化硅V3V2V1電極P 型硅t = t3V1V2V3t1t2t3t4T 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 15行間轉(zhuǎn)移面陣行間轉(zhuǎn)移面陣CCD器件的原理結(jié)構(gòu)器件的原理結(jié)構(gòu)遮光垂直移位寄存器水平移位寄存器輸出R1R2R3感光部分轉(zhuǎn)移柵單元隔離層 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 16行間轉(zhuǎn)移面陣行間轉(zhuǎn)移面陣

6、CCD器件的原理器件的原理 場(chǎng)正程期間，感光部分按像素對(duì)景物分解，并存儲(chǔ)電荷。 場(chǎng)逆程期間，全部電荷轉(zhuǎn)移到右側(cè)垂直移位寄存器中。 下一場(chǎng)正程期間，上一場(chǎng)的電荷包一行一行轉(zhuǎn)移到水平移位寄存器中。 行逆程期間，向水平移位寄存器轉(zhuǎn)移一行電荷包。 行正程期間，電荷包從水平移位寄存器逐一輸出形成信號(hào)電流或電壓。 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 17行間轉(zhuǎn)移型（IT） 特點(diǎn)：一個(gè)芯片上完成感光、存儲(chǔ)和讀出的功能。 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，芯片面積小 每個(gè)獨(dú)立單元中的感光部分彼此獨(dú)立，可有較高的空間頻率 缺點(diǎn)： 為避免測(cè)漏光，總感光面積小，故靈敏度降低。 強(qiáng)光下產(chǎn)生“污染” 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 18幀轉(zhuǎn)移型面陣C

7、CD器件的原理結(jié)構(gòu)I1I2I3輸出R1R2R3S1S2S3單元隔離層成象區(qū)存儲(chǔ)區(qū)讀出寄存區(qū)遮光部分光照部分 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 19幀間轉(zhuǎn)移型（FT） 場(chǎng)正程期間，感光區(qū)形成以電荷包形式存在的電子圖像。 場(chǎng)逆程期間，全部電荷從該光區(qū)轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)。 下一場(chǎng)正程期間，感光區(qū)產(chǎn)生新的電子圖像，存儲(chǔ)區(qū)將上一場(chǎng)的電荷包逐行轉(zhuǎn)移到水平移位寄存器中。 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 20幀間轉(zhuǎn)移型（FT） 優(yōu)點(diǎn)： 電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于制作 可以將像素做得更密集，有較高的分辨力 由于成象區(qū)全部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，因而靈敏度比較高 缺點(diǎn)： 芯片面積大 “拖尾”現(xiàn)象 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 21FT CCD 中的垂直拖影

8、原理強(qiáng)光點(diǎn)成象區(qū)存儲(chǔ)區(qū)讀出寄存器 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 22幀行間轉(zhuǎn)移型（FIT） 這種器件是在行間轉(zhuǎn)移型結(jié)構(gòu)的傳感器與水平移位寄存器之間附加了場(chǎng)存儲(chǔ)區(qū)。 特點(diǎn)：垂直移位寄存器向場(chǎng)存儲(chǔ)區(qū)傳送電子的速度比行間轉(zhuǎn)移方式快，因而消除垂直拖尾現(xiàn)象。廣泛用于高檔廣播設(shè)備。 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 23幀-行間轉(zhuǎn)移 光敏器遮光垂直移位寄存器遮光場(chǎng)存儲(chǔ)器遮光水平移位存儲(chǔ)器輸出成像區(qū) 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 24幀行間轉(zhuǎn)移型（FIT） 場(chǎng)正程期間，感光區(qū)形成電荷包形式的電子圖像。 場(chǎng)逆程期間，電荷包從感光區(qū)轉(zhuǎn)移到垂直移位寄存器中，立即轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)。 場(chǎng)正程期間，從存儲(chǔ)區(qū)向水平寄存器轉(zhuǎn)移。 模擬模擬電視

9、基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 25電視圖像顯示技術(shù)電視圖像顯示技術(shù)CRT顯示顯示液晶顯示液晶顯示LCD等離子顯示等離子顯示PDP 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 26三、三、 CRT結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖作用：將電信號(hào)還原成光圖像作用：將電信號(hào)還原成光圖像組成：玻璃外殼、電子槍、熒光屏組成：玻璃外殼、電子槍、熒光屏 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 27 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 28 (1)玻璃外殼 玻璃外殼又由玻璃管屏，玻璃管錐、玻璃管頸三部分組成。 a、早期管屏通常為球面形狀：寬、高比例為4:3。管屏的對(duì)角線尺寸來度量顯像管的尺寸（1英寸2.54cm） b、管錐的形狀為錐體：外壁涂有導(dǎo)電石墨層，內(nèi)壁石墨層與高壓陽極相連

10、，外壁石墨層通過金屬?gòu)椈善c電路中的“地”相連。 （2）熒光屏 在管屏的內(nèi)壁涂有一層很薄的熒光粉，使管屏成為熒光屏，在電子束的高速轟擊下，熒光粉會(huì)發(fā)出白光(可R、G、B三基色光)。 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 29（3）電子槍結(jié)構(gòu)）電子槍結(jié)構(gòu) （3 3）電子槍組成）電子槍組成由燈絲、陰極、柵由燈絲、陰極、柵極、加速極（每一陽極）、聚焦極（第三陽極、加速極（每一陽極）、聚焦極（第三陽極）和高壓陽極（第二、四陽極）極）和高壓陽極（第二、四陽極）。 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 30電子槍各電極作用電子槍各電極作用 燈絲燈絲：燈絲加上額定電壓后，就會(huì)產(chǎn)生電流而發(fā)熱。 燈絲的作用是烘烤陰極，使陰極發(fā)射電子。

11、 陰極陰極：作用是發(fā)射電子。 柵極柵極：改變柵陰電壓就可以控制電子束的強(qiáng)弱，從而控制熒光屏的發(fā)光程度。 加速極加速極：工作時(shí)它加有100V400V電壓，以對(duì)陰極發(fā)射的電子進(jìn)行加速，使之向熒光屏運(yùn)動(dòng)。 聚焦極聚焦極：使電子束聚焦成直徑很小的細(xì)束。 高壓陽極高壓陽極：高壓陽極上加有1萬伏以上直流高壓，高壓陽極的作用是使電子束高速轟擊熒光屏。 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 31顯像原理 管內(nèi)有電子槍和熒光屏；管外有偏轉(zhuǎn)線圈（提供偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使電子束方向偏轉(zhuǎn)）。 圖像信號(hào)加在顯像管的控制柵極（或陰極），電子束受圖像信號(hào)的調(diào)制，另一方面，在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的控制下，電子束將從上到下一行行地掃描整個(gè)熒屏，對(duì)應(yīng)的電子數(shù)撞

12、擊熒光屏的特定位置，熒光粉發(fā)光亮度與圖像信號(hào)大小成正比。這樣就將一幅畫面的電信號(hào)變成里一幅平面光學(xué)圖像。 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 32負(fù)極性負(fù)極性調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)圖像內(nèi)容圖像內(nèi)容正極性正極性調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 高電平對(duì)應(yīng)亮點(diǎn)高電平對(duì)應(yīng)亮點(diǎn) 低電平對(duì)應(yīng)暗點(diǎn)低電平對(duì)應(yīng)暗點(diǎn)2、負(fù)極性調(diào)制：、負(fù)極性調(diào)制：電信號(hào)的極性：電信號(hào)的極性：3、優(yōu)點(diǎn)：干擾呈現(xiàn)黑點(diǎn)；有利于保護(hù)熒光屏。、優(yōu)點(diǎn)：干擾呈現(xiàn)黑點(diǎn)；有利于保護(hù)熒光屏。 1、正極性調(diào)制：、正極性調(diào)制：低電平對(duì)應(yīng)亮點(diǎn)低電平對(duì)應(yīng)亮點(diǎn)高電平對(duì)應(yīng)暗點(diǎn)高電平對(duì)應(yīng)暗點(diǎn) 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 331234512345123451、人眼惰性：、人眼惰性：0.1s 電視幀

13、頻：電視幀頻：25Hz，四、隔行掃描四、隔行掃描2、逐行掃描、逐行掃描順序掃描順序掃描3、隔行掃描：、隔行掃描：后掃后掃“偶數(shù)場(chǎng)偶數(shù)場(chǎng)”二場(chǎng)一幀，解決二場(chǎng)一幀，解決“閃爍閃爍”逐行掃描逐行掃描問題：閃爍問題：閃爍先掃先掃“奇數(shù)場(chǎng)奇數(shù)場(chǎng)”奇數(shù)場(chǎng)奇數(shù)場(chǎng)偶數(shù)場(chǎng)偶數(shù)場(chǎng)合成圖像合成圖像12345 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 34 隔行掃描示意圖隔行掃描示意圖 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 35行、場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電流波形行、場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電流波形 行掃描電流波形行掃描電流波形場(chǎng)掃描電流波形場(chǎng)掃描電流波形行正程：從左到右行正程：從左到右行逆程：從右到左行逆程：從右到左場(chǎng)正程：從上到下場(chǎng)正程：從上到下場(chǎng)逆程：從下到上場(chǎng)逆程：從下到

14、上左行周期行周期64 s行正程行正程行逆程行逆程右上場(chǎng)周期場(chǎng)周期20ms場(chǎng)正程場(chǎng)正程場(chǎng)逆程場(chǎng)逆程下 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 36中心中心右左底頂ABCDEFGHIJKLMNOPQ正程逆程ABCDEFGHIIJKPLMNOQ 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 37掃描電流非線性的影響 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 38隔行掃描的優(yōu)點(diǎn) 將圖象信號(hào)帶寬減小一半，或者說，在畫面無閃爍的前提下，對(duì)于給定的通道頻帶，隔行掃描能以更多的行數(shù)分解圖象。 模擬模擬電視基礎(chǔ)電視基礎(chǔ) 39隔行掃描的缺點(diǎn)1.行間閃爍效應(yīng) 每條掃描線的重復(fù)頻率是25赫茲，低于臨界頻率。隔行比越大，行間閃爍效應(yīng)越明顯。2. 并行現(xiàn)象奇偶兩場(chǎng)光柵的鑲嵌情況不理想。它會(huì)使有效行數(shù)減少，影響圖象的分解力。3. 垂直邊沿鋸齒化當(dāng)物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)速度足夠大時(shí)，圖像的垂直邊沿會(huì)產(chǎn)生鋸齒現(xiàn)象。 模擬模擬電視