現(xiàn)代電視原理整本書課件完整版電子教案(最新)

1、 1.1 什么是電視電視是將實(shí)際的或記錄的活動(dòng)圖像和伴音變換成電信號(hào)，通過電信系統(tǒng)傳送至遠(yuǎn)處，即時(shí)重顯的技術(shù)。簡單的電視系統(tǒng)由以下三個(gè)部分組成：（1）光電轉(zhuǎn)換、聲電轉(zhuǎn)換（2）視頻、音頻信號(hào)的傳輸（3）電光、電聲轉(zhuǎn)換第一章 電視原理概論 1.2 電視的種類按顏色分：(1) 黑白電視只傳送景物的亮度。(2) 彩色電視不僅要傳送景物的亮度，而且要傳送景物的色度（色調(diào)和飽和度）。按電視信號(hào)的形式分：(1) 模擬電視 (2) 數(shù)字電視按圖像清晰度分： (1)標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視（SDTV） (2) 高清晰度電視（HDTV） (1)機(jī)械電視電視廣播技術(shù)的發(fā)展歷史最早可追溯到1875年，喬治.卡瑞在波士頓提出了一

2、套將圖像分為柵格形式的系統(tǒng)。1883年，德國電氣工程師尼普柯夫,發(fā)明了“Nipkow掃描圓盤”，使用機(jī)械掃描方法，作了首次發(fā)射圖像傳送的實(shí)驗(yàn)。1.3 電視技術(shù)的發(fā)展史 In 1925，蘇格蘭人貝爾德在 Britain，根據(jù)“Nipkow圓盤” ，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械掃描式電視攝像機(jī)和接收機(jī)，每秒5幀，每幀30行。1930年左右英國、前蘇聯(lián)等國家進(jìn)行了機(jī)械電視的廣播。 (2)電子電視1897年 ，德國人布勞恩發(fā)明了陰極射線管,把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。1920年代 ，兩個(gè)美國人發(fā)明了使用陰極射線管的發(fā)射機(jī)和電視接收機(jī)，為真正的電子電視奠定了基礎(chǔ)。1936年，世界一些發(fā)達(dá)國家首次對(duì)公眾進(jìn)行正規(guī)的電子電視廣播。1

3、936年11月2日英國市郊的亞歷山大宮的英國廣播公司電視臺(tái)正式開始正式播出.采用405掃描線的貝爾德機(jī)械式電視系統(tǒng).同年法國采用了455線的電子式電視系統(tǒng).1936年德國，現(xiàn)場播出了柏林奧運(yùn)會(huì).采用441線電視廣播系統(tǒng);在柏林和萊比錫,在專門的房間可以觀看電視體育比賽. (3)彩色電視時(shí)代1953年美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）批準(zhǔn)了NTSC兼容制彩色電視;1954年美國全國廣播公司哥倫比亞廣播公司,采用NTSC制式首次播出彩色電視廣播。日本、加拿大分別于1957、1966年采用NTSC制播出。1960年，聯(lián)邦德國提出PAL（Phase Alternation Line）制。1967年前聯(lián)邦德國

4、正式廣播了PAL兼容制彩色電視，同年，法國和前蘇聯(lián)廣播了SECAM兼容制彩色電視。NTSC、PAL、SECAM并列為當(dāng)今世界上三大彩色電視廣播制式，分別得到了世界各國的采用。 1.4 中國電視事業(yè)的發(fā)展(1)黑白電視廣播1956年，廣播事業(yè)局開始籌辦電視廣播，選派技術(shù)人員到前蘇聯(lián)、東歐學(xué)習(xí)，組成電視技術(shù)公關(guān)小組。1958年5月1日，北京的天空中第一次出現(xiàn)中國自己的電視播出信號(hào)。 1958年9月2日，我國正式開播了黑白電視廣播。1970年底，中央電視臺(tái)的節(jié)目傳輸范圍擴(kuò)大到十二個(gè)省、市、自治區(qū)傳送電視節(jié)目，電視傳輸網(wǎng)已初具規(guī)模。 (2)彩色電視廣播1969年我國開始進(jìn)行彩色電視的研究，開展了全國性

5、的彩色電視制式大會(huì)戰(zhàn)。為我國電視工業(yè)的發(fā)展起了很大的促進(jìn)作用。1972年派出考察團(tuán)，對(duì)世界上已有的NTSC、PAL、SECAM三種彩色電視制式進(jìn)行試驗(yàn)和比較，最后選擇了PAL制作為我國的彩色電視廣播制式。1973年5月1日彩色電視試播，同年10月1日正式播出。 截止到2007年我國有電視臺(tái)294個(gè)，廣播電視臺(tái)（縣級(jí)） 1937個(gè)，教育電視臺(tái)46座，開辦的電視節(jié)目有1288套。 目前全國有衛(wèi)星上行站34座，衛(wèi)星收轉(zhuǎn)站超過1500萬座，發(fā)射臺(tái)和轉(zhuǎn)播臺(tái)6.6萬座，有線電視網(wǎng)絡(luò)300萬公里，有線電視用戶一億四千三百萬，有線數(shù)字用戶超過了一千六百萬戶；收音機(jī)、電視機(jī)社會(huì)擁有量分別超過了5億臺(tái)和6億臺(tái)，我

6、國廣播電視人口覆蓋率分別超過了95%和96%；接近發(fā)達(dá)國家水平。 1.5. 數(shù)字電視廣播的發(fā)展數(shù)字電視發(fā)展的三個(gè)階段 第一個(gè)階段為個(gè)別電視設(shè)備的數(shù)字化階段在這個(gè)時(shí)期，演播室中有數(shù)字設(shè)備也有模擬設(shè)備，信號(hào)要經(jīng)常作A/D或D/A轉(zhuǎn)換。這一階段始于70年代。第二個(gè)階段為全功能數(shù)字電視演播室階段在數(shù)字演播室中，電視信號(hào)從攝像機(jī)輸出到后期制作完全是在數(shù)字環(huán)境下進(jìn)行。這一階段始于80年代。第三個(gè)階段為數(shù)字視頻廣播階段數(shù)字視頻廣播實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電視信號(hào)的直接發(fā)射和接收，這一步完成了整個(gè)電視系統(tǒng)的數(shù)字化。意味著電視節(jié)目從拍攝、記錄、后期加工、編輯制作、存儲(chǔ)、交換、分配發(fā)送以及接收等環(huán)節(jié)，都是在全數(shù)字環(huán)境下進(jìn)行。這

7、一階段始于90年代中期。 第1章 電視傳像基礎(chǔ) 1.1人眼特性1.2 電視掃描原理1.3 黑白全電視信號(hào)1.4 圖像信號(hào)的帶寬1.5 圖像信號(hào)的頻譜 電視是通過電信系統(tǒng)將活動(dòng)景物在一定距離之外即刻重現(xiàn)圖像和聲音的技術(shù)。重現(xiàn)的圖像是必須適應(yīng)人眼的視覺特性，由此決定了電視傳像的基本要求和實(shí)施方式。人眼視覺特性包括:視敏特性、亮度感覺特性、視覺惰性、閃爍感覺、視覺分辨力特性和彩色感覺特性等 .基本要求方面:重現(xiàn)圖像應(yīng)符合人眼的視敏特性、亮度感覺特性、視覺惰性、閃爍感覺、視覺分辨力特性和彩色感覺特性等 ，以保證顯示屏上的圖像相對(duì)于原景物像有極佳的逼真感，無可見瑕疵。 1.1 人眼的視覺特性電視圖像是由

8、人眼觀看的，電視系統(tǒng)的特性應(yīng)與人眼的視覺特性相適應(yīng)。只有掌握了人眼的視覺特性，才能夠合理選擇電視系統(tǒng)的基本參數(shù)。 1.1.1 視敏特性光是一種攜帶電磁波輻射能量的電磁波；可見光是波長范圍為380 nm至780nm 的電磁波，光譜是連續(xù)分布的。 人眼對(duì)于不同波長的可見光有不同的顏色感覺;人眼對(duì)于不同波長的可見光有不同的敏感度;即對(duì)于輻射功率相同而波長不同的光有不同的光亮感覺，這一特性稱為視敏特性。實(shí)驗(yàn)表明，在等輻射能量分布的光譜中，人眼感到最亮的是波長為nm的黃綠光，而感覺最暗的光是紅光和紫光。視敏特性用相對(duì)視敏函數(shù)V()來定義 :在相同的輻射功率下:V()越大，人眼對(duì)該波長的光越敏感；也可以表

9、示為:在相同的主觀亮度感覺下:要獲得相同的亮度感覺，紅光所需要的的輻射功率要比綠光大的多。 人眼在明亮和黑暗兩種不同的環(huán)境中有不一樣的視敏特性，原因是人眼的視網(wǎng)膜上有兩種光（視）敏細(xì)胞：錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞。錐狀細(xì)胞：特點(diǎn)是靈敏度低，在光亮條件下（比如白天）才能感知明暗層次，屬明視覺細(xì)胞，它不僅有明暗的感覺而且能辨別顏色；桿狀細(xì)胞：特點(diǎn)是靈敏度高但不能辨別顏色，屬暗視覺細(xì)胞。在夜晚或微弱光線下人眼靠桿狀細(xì)胞進(jìn)行感光 。 明視覺與暗視覺視敏函數(shù) 在明亮環(huán)境中人眼對(duì)波長為555nm的黃綠光有最大的敏感度，在與其它波長具有相同輻射功率時(shí)，感到最亮，相對(duì)視敏函數(shù)值為1；而隨著波長的增大或減小，人眼光亮感

10、覺的敏感度越來越弱，感到越來越暗，即相對(duì)視敏函數(shù)值越來越小。在黑暗環(huán)境中，人眼對(duì)波長為507nm的青綠光有最大的敏感度， 由于電視系統(tǒng)重顯的圖像有相當(dāng)高的亮度，所以電視系統(tǒng)只考慮人眼的明視覺視敏特性，而不需要考慮人眼的暗視覺視敏特性。 1.1.2 光的度量由于人眼對(duì)不同波長光有不同的敏感度，所以在光的度量時(shí)，必須考慮光波對(duì)人眼刺激的效果。（1）光能能被人眼感覺的輻射能量稱為光能；輻射能量相同，但波長不同的光，其光能是不同的。（2）光通量光通量-單位時(shí)間內(nèi)，光源發(fā)出的能被人感覺的輻射能量。用符號(hào)表示，光通量的單位是光瓦和流明（lm）。單位是光瓦、流明（lm）。1光瓦=683流明。 光通量=輻射功

11、率視敏函數(shù)值當(dāng)波長為555nm的單色光輻射功率為1W時(shí)，所產(chǎn)生的光通量定義為1光瓦（對(duì)明視覺）。對(duì)于其它波長，由于人眼感光靈敏度的下降，同樣是1瓦的輻射功率，所產(chǎn)生的光通量均小于1光瓦，其光瓦數(shù)就等于相對(duì)視敏函數(shù)給出的值。 （3）發(fā)光強(qiáng)度（點(diǎn)）光源單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量稱為（點(diǎn)）光源的發(fā)光強(qiáng)度，用符號(hào)I表示。發(fā)光強(qiáng)度是個(gè)矢量，它表示光源發(fā)出的光能量在觀察方向的強(qiáng)弱程度，其單位是坎德拉(cd)（或稱燭光）。（4）面發(fā)光度與照度面發(fā)光度：發(fā)光表面每單位面積上所發(fā)出的光通量。照度：被光照射的表面每單位面積上所接受的光通量，它表示不發(fā)光物體被光源照明的程度，用符號(hào)E表示。常用單位為“勒克斯”，1勒克

12、斯(lx)1流明平方米10-4輻脫。面發(fā)光度與照度都是標(biāo)量。 （5）亮度發(fā)光面每單位投影面積的發(fā)光強(qiáng)度稱為亮度,符號(hào)L表示。亮度表明發(fā)光面或被照明面在觀察方向上所見到的亮暗程度。亮度的單位是坎德拉平方米cdm2，過去也稱尼特(nit)。 1.1.3亮度感覺和亮度視覺范圍特性人眼的亮度感覺是一個(gè)主觀量，它不僅取決于景物給出的亮度值，而且還與周圍環(huán)境的平均亮度有關(guān)。(1)人眼的感光具有適應(yīng)性是指隨外界光強(qiáng)弱的變化人眼能自動(dòng)調(diào)節(jié)感光靈敏度的特性。比如從明亮環(huán)境進(jìn)入到昏暗環(huán)境，瞳孔逐漸增大，同時(shí)光敏細(xì)胞靈敏度提高，使視覺靈敏度從低向高變化，而從昏暗環(huán)境進(jìn)入到明亮環(huán)境則相反。使得人在極高亮度環(huán)境或極低亮

13、度環(huán)境中都能看清物體。明視覺的亮度感覺范圍從1 106 cdm2 ；暗視覺的亮度感覺范圍從10-3 幾個(gè)cdm2；人眼所能感覺的亮度范圍很寬，數(shù)量級(jí)從到，達(dá)109:1； （2）亮度視覺范圍人眼不能同時(shí)分辨109:1的亮度范圍。在平均亮度適中時(shí)，能同時(shí)感覺的亮度上、下限之比最大可接近1000:1，在平均亮度過高或過低時(shí)，只有10:1?，F(xiàn)代電影膠片能夠按正比例關(guān)系記錄景物的亮度范圍為128:1；而電視攝錄設(shè)備能按正比例關(guān)系記錄的亮度范圍要低于它。 （3）可見度閾值人眼察覺亮度變化的能力是有限的，無法區(qū)分微弱的亮度變化。亮度級(jí)差是指在亮度L的基礎(chǔ)上增加一個(gè)最小亮度Lmin，此時(shí)人眼剛剛感到兩者有差異

14、，稱這兩個(gè)亮度的級(jí)差為一級(jí)。Lmin稱為可見度閾值（即一級(jí)亮度級(jí)差所增加的亮度值）。不同亮度L，人眼能覺察到的最小亮度變化Lmin是不同的，L大，Lmin也大。定義對(duì)比度靈敏度閾: = Lmin/L在相當(dāng)寬的亮度范圍內(nèi)是一個(gè)常數(shù)，通常為0.005至0.02，當(dāng)亮度很高或很低時(shí)可達(dá)0.05。 （4）視覺掩蓋效應(yīng)如果是在空間或時(shí)間上不均勻的背景中測量可見度閾值，可見度閾值就會(huì)增大，即人眼會(huì)喪失分辨一些亮度的能力，這種現(xiàn)象稱為視覺掩蓋效應(yīng)。視覺掩蓋效應(yīng)是圖像編碼中選擇量化級(jí)數(shù)時(shí)的重要依據(jù)之一。 （5）視亮度（亮度感覺）人眼的亮度感覺稱為視亮度?？梢宰C明視亮度增量S與亮度增量L 的關(guān)系人眼的視亮度不僅

15、決定于絕對(duì)亮度的變化，還決定于相對(duì)亮度的變化視亮度S與亮度L的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系這一規(guī)律稱為韋伯-費(fèi)赫涅爾定律 人眼在適應(yīng)了某一平均亮度后，就可在較小的亮度范圍內(nèi)產(chǎn)生黑白感覺，與對(duì)比度靈敏度閾一樣，不由絕對(duì)亮度決定。這種視覺特性給景物的傳送和重現(xiàn)帶來了方便。一方面，無須重現(xiàn)景物的真實(shí)亮度，只需保證重現(xiàn)圖像與實(shí)際景物在主觀感覺上具有相同的對(duì)比度C和亮度級(jí)差數(shù)n即可，就能給人以真實(shí)的感覺，另一方面，人眼不能察覺的亮度差別，比如過亮或過暗的部分，在重現(xiàn)圖像上也無需精確復(fù)制出來。 1.1.4 對(duì)比度和亮度層次(1)對(duì)比度景物或重現(xiàn)圖像中的最大亮度Lmax 和最小亮度Lmin的比值稱為對(duì)比度: 對(duì)比度大，可

16、分辨的亮度層次多，圖像明暗層次豐富，柔和細(xì)膩。 (2)亮度層次畫面最大亮度與最小亮度之間可分辨的亮度級(jí)差數(shù)稱為亮度層次或灰度層次，可用n標(biāo)記。在正常情況下，畫面對(duì)比度越大，可獲得的亮度層次就越豐富。人眼能分辨的亮度層次還與人眼對(duì)比度靈敏度閾= Lmin/L值有關(guān)?？梢宰C明，當(dāng) 1 時(shí) ： 說明，人眼所能分辨的亮度層次n與畫面對(duì)比度C的對(duì)數(shù)成正比，與對(duì)比度靈敏度閾成反比。在實(shí)際觀看電視時(shí)，由于雜散光的影響，對(duì)比度都比較低，當(dāng)電視圖像的對(duì)比度C40，值取0.05時(shí)，可求得其亮度層次n74。 亮度層次是圖像質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)，亮度層次多，圖像顯得明暗層次豐富，柔和細(xì)膩；反之，亮度層次少，圖像則顯得單

17、調(diào)生硬，因此提高電視系統(tǒng)顯示設(shè)備所能呈現(xiàn)的對(duì)比度是十分重要的。 1.1. 視覺惰性和閃爍感覺當(dāng)一定強(qiáng)度的光突然時(shí)，人眼不能立刻形成穩(wěn)定的亮度感覺，而是有一個(gè)短暫的建立過程亮度感覺從小到大，到正常值：當(dāng)光突然消失后，亮度感覺也不是立刻消失，而是按近似于指數(shù)函數(shù)的規(guī)律逐漸減小。人眼視覺建立和消失過程的滯后效應(yīng)，稱為視覺惰性 1.1. 視覺惰性和閃爍感覺（1）視覺惰性當(dāng)一定強(qiáng)度的光突然時(shí)，人眼不能立刻形成穩(wěn)定的亮度感覺，而是有一個(gè)短暫的建立過程亮度感覺從小到大，到正常值：當(dāng)光突然消失后，亮度感覺也不是立刻消失，而是按近似于指數(shù)函數(shù)的規(guī)律逐漸減小。人眼視覺建立和消失過程的滯后效應(yīng)，稱為視覺惰性 建立過

18、程所需的時(shí)間非常短，幾乎是立刻的亮度感覺的消失卻有一個(gè)稍長的漸衰殘留過程，這種現(xiàn)象稱為視覺暫留或視覺殘留。通常視覺暫留時(shí)間約0.050.2秒。由于視覺暫留的作用，當(dāng)一幅靜止畫面以每秒多于20次的重復(fù)頻率在銀幕或熒光屏上映現(xiàn)時(shí)，人們會(huì)獲得不是斷續(xù)而是一幅連續(xù)畫面的感覺。 電影放映和電視顯像技術(shù)都是利用視覺暫留特性實(shí)現(xiàn)的。在電視機(jī)的熒光屏上，電視圖像是數(shù)十萬個(gè)像素按一定順序輪流發(fā)光形成的，人們看到的則是每幅完整的畫面在整體發(fā)光，這就是視覺暫留作用的結(jié)果。景物以間歇性光亮重復(fù)呈現(xiàn)，只要重復(fù)頻率達(dá)20Hz以上，視覺上便始終保留有景物存在的印象，這一重復(fù)頻率稱為融合頻率。 （2）閃爍感實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)脈沖光

19、的重復(fù)頻率不夠高時(shí)，人眼會(huì)產(chǎn)生一明一暗交替變化的閃爍感覺。如果將脈沖光源的重復(fù)頻率提高到某個(gè)值以上，人眼則感覺不到閃爍，感覺到的是一種亮度恒定的不閃爍光源。光源不引起閃爍感覺的最低重復(fù)頻率稱之為臨界閃爍頻率fC。 如果背景亮度為0，脈沖光源亮度為Lm，則臨界閃爍頻率fc和Lm的關(guān)系可用經(jīng)驗(yàn)公式近似表示為式中，a、b為常數(shù)，對(duì)于電視屏幕：如果Lm以cd/m2為單位，則a約等于9.6，b約等于26.6。假設(shè)屏幕最高亮度為100cd/m2，環(huán)境亮度為0，代入上式，可得出fc= 45.8Hz。這就是說，要使電視畫面不閃爍，其換幅頻率應(yīng)高于45.8Hz ，比融合頻率高很多。 1.1. 人眼的分辨力人眼在

20、感知外界景物時(shí)，并非景物的所有信息都能被看到，在一定距離之外，景物中一些過小、過細(xì)的內(nèi)容就無法被覺察。這說明人眼分辨景物細(xì)節(jié)的能力是有限的。人眼分辨景物細(xì)節(jié)的能力稱為分辨力。 （1）.視角視角：觀看物體時(shí)，人眼對(duì)該物體所張開的角度。雙眼且眼珠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水平視角大于120； 垂直視角大于80； （2）.分辨力人眼分辨圖像細(xì)節(jié)的能力稱為人眼的分辨力 ，分辨力通常采用分辨角的倒數(shù)來表示分辨角 :人眼剛剛能分辨兩個(gè)黑點(diǎn)所形成的最小張角。 正常視力的人，在中等亮度和對(duì)比度下，觀看靜止圖像的分辨角為11.5分。標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視, 是根據(jù)分辨角為1.5來設(shè)計(jì)掃描行數(shù).高清晰度電視是根據(jù)分辨角為1來設(shè)計(jì)掃描行數(shù).

21、 1.2 電視掃描原理1.2.1 電視傳像的基本原理1.2.2 逐行掃描原理1.2.3 隔行掃描原理 1.2.1 電視傳像的基本原理自然界景物的亮度L 、色調(diào)H和飽和度S信息是一個(gè)三維空間坐標(biāo)x、y、z的函數(shù)，如果是活動(dòng)的景物，它們還是時(shí)間t的函數(shù)。 對(duì)于黑白電視來說，景物只有亮度信息，可簡化為亮度L仍然是x、y、t的三維函數(shù)，需要用掃描的方法將其轉(zhuǎn)換成一維函數(shù)信號(hào)。現(xiàn)代電視技術(shù)所有的電視系統(tǒng)都采用順序傳送方法。這相當(dāng)于把隨時(shí)間、空間多維變化的亮度信息轉(zhuǎn)變成單一時(shí)間變量的函數(shù). 在早期的黑白攝像機(jī)和現(xiàn)在仍在使用的CRT（陰極射線管）顯像管中，掃描都是通過電子束在光敏（光電轉(zhuǎn)換）面上或熒光屏上（

22、電光轉(zhuǎn)換）掃描實(shí)現(xiàn)的。 在黑白顯像管電子槍發(fā)射電子束，為了重現(xiàn)所傳送圖像，電子束要進(jìn)行從左到右、從上到下一行一行掃描，并且要和攝像端電子束的掃描保持同步，即當(dāng)代表圖像某一位置（像素）的電信號(hào)到來時(shí)，顯像管的電子束也必須打在相應(yīng)的位置（像素）上。1.2 .2 逐行掃描(1)掃描光柵不考慮圖像內(nèi)容，只由電子束掃描形成的掃描線結(jié)構(gòu)稱為掃描光柵。逐行掃描是指在圖像上從上到下一行緊跟著一行的掃描方式。(2)掃描電流為了實(shí)現(xiàn)電子束按一定的規(guī)律移位，需要在前進(jìn)的路徑上設(shè)置一個(gè)強(qiáng)度可變的磁場，利用電磁作用力使電子束改變方向。 水平掃描電流: 在水平掃描的正程期間，它使電子束在熒光屏上從最左端移動(dòng)到最右端；在水

23、平掃描逆程期間,它使電子束從最右端迅速返回到最左端，以進(jìn)行下一行的掃描。垂直掃描電流:在垂直掃描正程期間，它使電子束從熒光屏的最上端移動(dòng)到最下端，在垂直掃描逆程期間，它使電子束快速從最下端返回到最上端，以進(jìn)行下一幀的掃描。在兩個(gè)磁場的共同作用下，每一條水平掃描線是略微傾斜的. (3)掃描參數(shù) 垂直掃描(幀掃描)參數(shù) (4)圖象信號(hào)帶寬設(shè)掃描兩個(gè)像素的時(shí)間周期Ts：可以證明: 1.2.3 隔行掃描隔行掃描的一幀光柵由兩場光柵組成，分別稱為奇數(shù)場光柵、偶數(shù)場光柵, 嵌套在一起形成一幅完整的圖像光柵。場頻: fV = 2fF ; 場周期: TV =（1/ 2）TF如果幀頻選25Hz，場頻為50Hz，

24、雖然每個(gè)像素每秒重現(xiàn)25次，但在一定距離上觀看整體畫面時(shí)，從大面積上看畫面每秒亮了50次，與幀頻為50 Hz的逐行掃描效果基本相同，沒有閃爍感。與逐行掃描相比，隔行掃描可以在保證圖像分解力不甚下降和畫面無大面積閃爍的前提下，將圖像信號(hào)帶寬減少到一半（因幀頻降低到一半）。 （1）隔行掃描電流及掃描光柵 在隔行掃描中，必須保證兩場光柵的正確鑲嵌才能完善的分解和復(fù)合圖像。為了實(shí)現(xiàn)隔行掃描兩場光柵精確鑲嵌，采用幀奇數(shù)行法，即一幀圖像標(biāo)稱掃描行數(shù)Z為奇數(shù)時(shí)，（即場周期比行周期整數(shù)行多半行時(shí)間） : T V =（n+1/2） TH 采用奇數(shù)行法，兩場的場掃描電流波形相同,容易實(shí)現(xiàn)。如果采用偶數(shù)行法，每場行

25、數(shù)為整數(shù)，則兩場場掃描電流波形不同，不容易實(shí)現(xiàn)。 （2）隔行掃描主要缺點(diǎn)存在行間閃爍。容易出現(xiàn)并行現(xiàn)象，影響垂直分解力。當(dāng)畫面中有沿水平方向運(yùn)動(dòng)的物體，如果運(yùn)動(dòng)速度足夠快，其物體垂直邊沿會(huì)出現(xiàn)鋸齒。 1.3 黑白電視全電視信號(hào)1.3.1 圖像信號(hào)1.3.2 復(fù)合消隱脈沖1.3.3 復(fù)合同步脈沖1.3.4 黑白全電視信號(hào) 1.3.1 圖像信號(hào)在黑白電視中，圖像信號(hào)是攜帶圖像明、暗信息的電信號(hào) 1.3.2 復(fù)合消隱脈沖復(fù)合消隱脈沖：包括行消隱脈沖和場消隱脈沖；復(fù)合消隱脈沖的作用：是給電子束行、場掃描逆程（回掃）提供足夠的時(shí)間，并在該期間內(nèi)截止掃描的電子束；有了復(fù)合消隱脈沖，顯像管熒光屏將看不到行場

26、掃描的回掃線。消隱電平:行、場消隱期間沒有圖像信號(hào)，只有一個(gè)能使電子束截止的固定電平。 消隱電平與黑電平一致，或比它“更黑”一點(diǎn)。 1.3.3 復(fù)合同步脈沖為了使收、發(fā)兩端掃描完全同步,發(fā)送端要給接收端提供同步脈沖信號(hào)。（1）復(fù)合同步脈沖的作用行同步脈沖：指令電子束開始掃描行逆程的時(shí)間。場同步脈沖：指令電子束開始掃描場逆程的時(shí)間。兩者組合在一起稱為復(fù)合同步脈沖. （2）行同步脈沖的寬度和位置 （3）場同步脈沖的寬度和位置場的起始時(shí)刻為場同步前沿。場同步脈沖寬度為2.5 TH =160s, 疊加在消隱脈沖上; 根據(jù)我國標(biāo)清模擬電視的標(biāo)準(zhǔn)，場同步脈沖的前沿滯后場消隱脈沖前沿2.5 TH +1個(gè)行消

27、隱前肩的時(shí)間。場同步之前的場消隱部分稱為場消隱前肩，場同步之后的場消隱部分稱為場消隱后肩， 兩個(gè)問題1. 場同步脈沖期間沒有行同步信息，不能保證行掃描電路始終受控；2. 由于奇、偶場同步前沿和前面行同步的距離不同，造成在用積分電路分離場同步時(shí)，兩場積分波形（因起始電位不同）不一致，使兩場回掃起始時(shí)間有差異，影響兩場光柵的精確鑲嵌。(5)實(shí)際的復(fù)合同步脈沖槽場脈沖為使場同步脈沖期間不丟失行同步信息，在場同步寬度內(nèi)每隔半行開一個(gè)凹槽（稱為槽脈沖），每個(gè)場同步脈沖期間形成5個(gè)槽脈沖。前均衡脈沖將場同步脈沖前面2.5行時(shí)間內(nèi)(屬于場消隱期間)的行同步換成5個(gè)寬度為2.35s、周期為半個(gè)行周期（32s）

28、的窄脈沖，稱其為前均衡脈沖。前均衡脈沖的作用: 采用前均衡脈沖后，使奇、偶場同步脈沖前沿與其前面行同步脈沖之間隔的差異推遠(yuǎn)了，這樣奇、偶場場同步脈沖在積分電路上輸出波形的差別變得很微小，不會(huì)影響隔行掃描性能，使兩場光柵能精確鑲嵌。后均衡脈沖，在場同步脈沖之后也安置了5個(gè)，其參數(shù)與前均衡一樣，每半行一個(gè)，寬度為2.35s，后均衡脈沖并無什么作用，可認(rèn)為是一種對(duì)稱性擺設(shè)。 1.3.4 黑白全電視信號(hào) 場序和行序的規(guī)定 奇數(shù)場（第一場） :奇數(shù)場的起始為帶有行同步前沿信息的場同步前沿；場同步脈沖與前一個(gè)行同步脈沖相差一整行；奇數(shù)場的場同步前沿也兼起行同步前沿的作用。奇數(shù)場從第1行至第312.5行結(jié)束

29、。偶數(shù)場（第二場） :偶數(shù)場的起始為不帶有行同步前沿信息的場同步前沿。場同步脈沖與前一個(gè)行同步脈沖相差半行。偶數(shù)場從第312.5行至第625行。 1.4 圖像信號(hào)的帶寬1.4.1 垂直分解力 1.4.2水平分解力1.4.3圖像信號(hào)的帶寬 1.4.1垂直分解力垂直分解力定義為：沿垂直方向所能分解的像素?cái)?shù)或黑白相間的橫條數(shù)。用電視線（TVL）表示。 (1) 理想垂直分解力M掃描行正好與黑白相間的水平線相重合時(shí)，垂直分解力等于每幀畫面的有效掃描行數(shù)。 M = Z=Z（1-）=575 TVL(2) 實(shí)際垂直分解力M考慮到掃描行和圖像位置的隨機(jī)性，實(shí)際的垂直分解力：M= KevZ= Kev Z (1-)

30、Kev稱為垂直凱爾（Kell）系數(shù)，一般取0.650.75。1.4.2. 水平分解力電視系統(tǒng)的水平分解力用沿圖像水平方向所能分解的像素?cái)?shù)或黑白相間的豎條紋數(shù)表示，單位為TVL。 水平分解力應(yīng)該與垂直分解力相匹配:即單位長度內(nèi)水平方向與垂直方向所包含的像素?cái)?shù)相等。理想水平分解力N： N=M（ lH/lV)lH/lV為畫面幀型比實(shí)際水平分解力受限于視頻通道帶寬ft為行正程期：1.4.3 圖像信號(hào)的最高頻率圖像信號(hào)最高頻率fmax 和水平分解力有關(guān)。 按照與理想垂直分解力M相匹配的理想水平分解力 N 計(jì)算圖像信號(hào)最高頻率： 1.4.4 傳輸通道頻帶f (1) 在625/50場掃描系統(tǒng)中, 國際上不同

31、國家選定有三種視頻通頻帶寬: 5MHz; 5.5MHz; 6MHz;(2) 在525/59.94(60)場掃描系統(tǒng)中,選定視頻通頻帶寬: 4.2MHz;我國選定視頻通道帶寬: f = 6MHz 稱為水平凱爾系數(shù)1.5. 圖像信號(hào)的頻譜電視圖像信號(hào)的頻譜是指在它的頻帶內(nèi)所包含的頻率成分以及各頻率成分間的相對(duì)幅度。雖然頻譜隨圖像內(nèi)容變化而變化，但由于電視系統(tǒng)是對(duì)圖像進(jìn)行一行行分解，一場一場傳輸?shù)?，相鄰行之間、相鄰場之間在內(nèi)容上又存在一定的相關(guān)性，因此圖像信號(hào)具有一定的行、場的周期性，致使電視圖像信號(hào)的頻譜分布具有一定的規(guī)律。 只在水平方向有亮度變化的靜止圖像的頻譜（1）由于每一行的電信號(hào)是一樣的，

32、所以，電信號(hào)是以行周期重復(fù)，它所包含的頻率為行頻及其諧波.（2）圖像信號(hào)為線狀頻譜，只在行頻及其行頻整數(shù)倍的頻率nfH上有能量。 n值越大，表示諧波次數(shù)越高，它反映圖像越精細(xì)的細(xì)節(jié),幅度值通常也越小。 在垂直方向也有亮度變化的靜止圖像的頻譜在一般靜止圖像的頻譜圖結(jié)構(gòu)很有規(guī)律， nfH mfV nfH為主譜線，相鄰主譜線之間的間隔為行頻fH ;主譜線兩邊為副譜線,相鄰副譜線之間的間隔為場頻fV ;通常圖像在垂直方向的細(xì)節(jié)都不會(huì)太豐富，所以一般圖像信號(hào)的副譜線幅度都衰減很快，副譜線集中在主譜線附近，而在半行頻奇數(shù)倍點(diǎn)的附近有大的信號(hào)能量空白區(qū)。 垂直方向有細(xì)節(jié)變化的靜止圖像的頻譜如果兩場圖像信號(hào)完

33、全相同，信號(hào)以場周期重復(fù)。如果圖像在垂直方向有細(xì)節(jié)變化，則奇、偶兩場的圖像信號(hào)會(huì)有差異，因此圖像信號(hào)波形是以幀周期重復(fù)的。頻譜成分為： 4.運(yùn)動(dòng)圖像信號(hào)的頻譜由于通常景物的運(yùn)動(dòng)速度不會(huì)太快，一個(gè)幀周期(40ms)內(nèi)景物不會(huì)在畫面上偏移較大的距離，相鄰幀信號(hào)波形不會(huì)有重大區(qū)別。因此信號(hào)仍具有準(zhǔn)周期性，頻譜結(jié)構(gòu)與靜止圖像信號(hào)的頻譜不會(huì)有很大差異。 第2章 三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)2.1 基準(zhǔn)光源2.2 人眼的彩色視覺特性2.3 三基色原理2.4 CIE物理三基色（RGB）計(jì)色系統(tǒng)2.5 CIE標(biāo)準(zhǔn)三基色（XYZ）計(jì)色系統(tǒng)2.6 均勻色度標(biāo)度（UCS）系統(tǒng)2.7 彩色電視中的三基色 2.1.1 光譜功率

34、分布光譜功率分布是指光源的光譜輻射功率按波長的分布，不同的光源有不同的光譜功率分布。為了比較不同光源光譜功率分布的差異，采用光譜相對(duì)功率分布，即縱坐標(biāo)采用各波長輻射功率和555nm輻射功率的比值(555nm處為1)。2.1 基準(zhǔn)光源 色溫為了表述“白光”，以便于區(qū)分它們，一般采用“色溫”概念。色溫:如果一個(gè)光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時(shí)，則將該黑體的溫度（用絕對(duì)溫度K）稱為該光源的色溫。由于常見白光源的光色并不準(zhǔn)確與某一溫度絕對(duì)黑體的光色相同，只是接近，通常將色光最接近的黑體溫度稱為該光源的相關(guān)色溫。 2.1.2 幾種基準(zhǔn)光源介紹為了進(jìn)行光源的比較和彩色計(jì)算，國際照明委員會(huì)（

35、CIE）對(duì)彩色電視中要應(yīng)用到的幾種基準(zhǔn)光源作了明確的規(guī)定。1A光源（A白）色溫為2845K，相當(dāng)于鎢絲燈在2800K時(shí)發(fā)出的光，其波譜能量主要集中在紅色和紅外線區(qū)域較大，所以看起來帶些橙紅色。是一種能實(shí)現(xiàn)的基準(zhǔn)光源。2.B光源（B白）其相關(guān)色溫為4800K，接近于中午直射陽光，在實(shí)驗(yàn)室中，可以用特制的濾色鏡在A光源下獲得。 3. C光源（C白）相關(guān)色溫為6770K，相當(dāng)于白天的自然光， 其波譜能量在400500nm處最大，可見C白含藍(lán)色成份較多。也可用特制濾色鏡由A光源獲得。 4. D65光源（D65白）相關(guān)色溫為6500K，相當(dāng)于白天的平均光照，用來作為照明光源時(shí)，被照射物體所呈現(xiàn)的顏色更接

36、近于在日光照射下的真實(shí)顏色。所以，1967年CIE（國際照明委員會(huì)）建議采用D65作為標(biāo)準(zhǔn)光源。 5E光源（E白）相關(guān)色溫為5500K，是在色度學(xué)中采用的一種等能白光，就是當(dāng)可見光譜范圍內(nèi)所有波長的光都具有相等輻射功率時(shí)所形成的一種白光。這種白光自然界中不存在，但采用它大大簡化了色度學(xué)中的計(jì)算，故是為彩色計(jì)算而引入的一種假想光源。 2.2 人眼的彩色視覺特性任何一種彩色光對(duì)人眼引起的視覺作用，都可以用彩色光的亮度、色調(diào)、飽和度這三個(gè)量來描述，稱為彩色三要素。 2.2.1.人眼的辨色能力彩色視覺是人眼一種明視覺功能。為確切表示某一彩色光，必須有三個(gè)獨(dú)立的參量：亮度、色調(diào)和飽和度，它們稱為彩色的三

37、要素。亮度: 表征色光對(duì)人眼刺激程度的強(qiáng)弱，即引起明亮感覺的程度，它與進(jìn)入人眼色光的光能有關(guān)。色調(diào): 表征彩色之間的差異性，反映顏色的類別。 人眼彩色感覺的非單一性不同光譜的色光可以給人以相同的顏色感覺，這就是所謂的彩色感覺的非單一性，又稱為“同色異譜”；同色異譜特性對(duì)彩色電視非常重要，即在電視圖像的重現(xiàn)過程中，不必重現(xiàn)原景物的光譜分布，只需使重現(xiàn)圖像與原景物有相同的彩色視覺效果即可。 2.2.2 彩色感覺的空間混色和時(shí)間混色特性1. 空間混色是指人眼在較遠(yuǎn)的距離觀看彼此間隔很近的不同色光的小光點(diǎn)時(shí)，由于受視覺分辨力的限制而不能區(qū)分出各個(gè)彩色的光點(diǎn)，感覺到的是混合顏色效果的特性。彩色顯像管的熒

38、光屏、彩色液晶顯示屏和等離子體顯示屏都是根據(jù)人眼空間混色特性得到彩色圖像的。熒光屏各區(qū)域三種熒光粉點(diǎn)（或條）不同的發(fā)光亮度便可形成不同的彩色圖像。 2. 時(shí)間混色是指在同一個(gè)位置輪流投射兩種或兩種以上的彩色光時(shí)，如果輪換速度高到一定值后，由于人眼視覺暫留效應(yīng)，感覺到的是它們混合彩色的特性。 2.2.3 彩色細(xì)節(jié)分辨力 細(xì)節(jié)分辨力是由分辨角來表示的，分辨角越小，分辨力越高。實(shí)驗(yàn)表明，人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力要比對(duì)黑白細(xì)節(jié)的分辨力低很多。靜止圖像黑白細(xì)節(jié)的分辨角為1-1.5,彩色細(xì)節(jié)（如紅、綠相間的水平條）的分辨角比黑白細(xì)節(jié)分辨角大3至5倍，約7 .5；實(shí)驗(yàn)還證明人眼對(duì)不同的色調(diào)組成，細(xì)節(jié)分辨力也不

39、相同。例如，當(dāng)剛能分辨出紅綠相間條紋的條件下?lián)Q成藍(lán)綠條紋就不能分辨了。 2.3 三基色原理三基色原理就是由三種基本顏色混合出人眼在自然界通常所能感覺到的絕大部分顏色。電視中采用相加混色法 2.3.1 格拉茲曼法則著名的格拉茲曼法則是表述和進(jìn)行彩色量度的基本依據(jù) 1人的視覺只能分辨顏色的三種變化，即亮度、色調(diào)和色飽和度；2任何彩色均可以由三種彩色混合得到時(shí)，稱這三種彩色為三基色；3合成彩色光的亮度等于三基色分量亮度之和，即符合亮度相加定律；相加定律：混合光的總亮度等于各分量光亮度之和。 注意：格拉斯曼顏色混合定律只適合于加色法。 4光譜組成成分不同的光在視覺上可能具有相同的顏色外貌，即相同的彩色

40、感覺。5在有兩個(gè)成份組成的混合色中，如果一個(gè)成份連續(xù)地變化，混合色也連續(xù)地變化，由此可導(dǎo)出兩個(gè)派生定律：補(bǔ)色律當(dāng)兩種顏色混合得到白色或灰色時(shí)，稱這兩種顏色互為補(bǔ)色。中間色律任何兩個(gè)非補(bǔ)色的色光相混合，可產(chǎn)生出它們兩個(gè)色調(diào)之間的新的中間色調(diào)。 2.3.2 配色實(shí)驗(yàn)兩塊白板將人眼的視場分為兩等分，在左半視場的屏幕上投射待配彩色光，在右半視場屏幕上投射三基色光。調(diào)節(jié)三基色光的光通量，使由三基色光混合得到的顏色與待配顏色完全相同，即達(dá)到顏色匹配。這時(shí)從調(diào)節(jié)器刻度上就可得出混配該色光所需的三基色光的量。 紅光+綠光=黃光 ； 紅光+藍(lán)光=品光； 綠光+藍(lán)光=青光； 紅光+綠光+藍(lán)光=白光。然而，根據(jù)人眼

41、的彩色視覺實(shí)驗(yàn)，用紅綠在彩色電視技術(shù)中就是選用紅、綠、藍(lán)三種基色利用相加混合來顯現(xiàn)各種顏色的。 2.2.3 CIE物理三基色（RGB）計(jì)色系統(tǒng)為了準(zhǔn)確的對(duì)各種顏色進(jìn)行計(jì)算，首先要選定三種基色光。國際照明委員會(huì)（CIE）1931年規(guī)定了一套三基色光：紅基色波長700nm綠基色-波長546.1nm藍(lán)基色-波長435.8nm由物理三基色構(gòu)成的計(jì)色系統(tǒng)稱為物理三基色計(jì)色系統(tǒng)（或RGB計(jì)色系統(tǒng)）。 2.4.1 基色單位（R）、（G）、（B）的確定 物理計(jì)色系統(tǒng)規(guī)定：各以1個(gè)單位的三種基色光混合時(shí)，恰能產(chǎn)生出等能白光（即E白）. 即：1(R)+1(G)+1(B)= FE白1光瓦紅基光+4.5907光瓦綠基

42、光+0.0601光瓦藍(lán)基光 =5.6508光瓦E白因此物理計(jì)色系統(tǒng)規(guī)定個(gè)基色的單位量確定為：|1(R)|=1光瓦，|1(G)|=4.5907光瓦，|1(B)|=0.0601光瓦顯然任意色光F的光通量 |F| 為：| F| R1+ G 4.5907+ B 0.0601 亮度方程 2.4.2 相對(duì)色系數(shù)及RGB色度圖三色系數(shù)的相對(duì)值稱為相對(duì)色系數(shù),色模：m = R + G + B 三色系數(shù)之和相對(duì)色系數(shù)： r=R/m ，g=G/m ， b=B/mr、g、b僅代表色光的色度成分，即色調(diào)和飽和度。任意色光F的配色方程都可以表示為：F= R（R）+G（G）+B（B）= mr（R）+g（G）+b（B）由于

43、rgb1，因此只要其中兩個(gè)參量就可以表示色光的色度. 常用r-g二維平面直角坐標(biāo)標(biāo)記色度。 RGB（r-g）計(jì)色系統(tǒng)色度圖 自然界中的一切顏色都在此舌形區(qū)域內(nèi)，區(qū)域之外無實(shí)際顏色光與之對(duì)應(yīng)。舌形區(qū)的包圍線（包括譜色光的實(shí)線和非譜色光的虛線）其飽和度為100。r=g=b=1/3的點(diǎn)是基準(zhǔn)E白的座標(biāo)點(diǎn)（飽和度為0），從E白點(diǎn)向四周伸展時(shí)，是飽和度漸增的一種色調(diào)。 2.4.3分布色系數(shù)(譜色三刺激值)CIE在明視覺與2視場角觀察條件下，確定出混配出單位輻射功率(1瓦)、 波長為 的單色光所需要的的三色系數(shù)，分別用 表示,稱之為分布色系數(shù)。1光瓦譜色光的配色方程式可寫為 以波長為橫坐標(biāo)，以分布色系數(shù)為

44、縱坐標(biāo)，得到三條曲線，稱為物理三基色混色曲線。（或稱三基色光譜響應(yīng)曲線）。 利用分布色系數(shù)即可計(jì)算任意彩色光F的三色系數(shù),設(shè)F具有光譜功率分布 ,則有 2.5 CIE標(biāo)準(zhǔn)三基色（XYZ）計(jì)色系統(tǒng)1931年國際照明委員會(huì)CIE規(guī)定了另一種也就是現(xiàn)在常用的計(jì)色系統(tǒng)，稱為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)色系統(tǒng)或XYZ計(jì)色系統(tǒng)。 2.5.1標(biāo)準(zhǔn)三基色XYZ和基色單位(X) (Y）(Z）的確定任意色光F的彩色方程為： F = X（X）+Y（Y）+Z（Z） 在選擇三基色和確定基色單位（X）、（Y）、（Z）時(shí)，須滿足下列條件：當(dāng)用它們配出實(shí)際彩色時(shí)，三個(gè)色系數(shù)X、Y、Z均為正值色光的亮度僅取決于Y（Y），和X、Z值無關(guān)，并規(guī)定1（Y

45、）的光通量為1光瓦；色光F的色度仍取決于X、Y、Z的比值； X=Y=Z時(shí)，且大于0時(shí)，為等能白（E白）。 顯然 1（X）+1（Y）+1（Z）= 1光瓦等能白。 XYZ在r-g色度圖上位置確定：根據(jù)XYZ都為正數(shù)的要求，應(yīng)使X、Y、Z三點(diǎn)圍成的三角形包圍住舌形的譜色軌跡 ，即XYZ必須在舌形譜色軌跡外。 可以證明標(biāo)準(zhǔn)三基色量1(X)、1(Y)、1(Z)與物理三基色量1(R)、1(G)、1(B)之間的關(guān)系為 :1 （X） = 0.4185（R）- 0.0912（G）+ 0.0009（B） 1（Y） = -0.1587（R）+ 0.2524（G）- 0.0025（B） 1（Z）= - 0.0828（

46、R）+ 0.0157（G）+ 0.1786（B）標(biāo)準(zhǔn)三基色不代表實(shí)際顏色，不能用物理方法求得，其基色單位（X）、（Y）、（Z）以及各譜色光的標(biāo)準(zhǔn)三色系數(shù)X、Y、Z也就不能用實(shí)驗(yàn)手段直接測量出來，而必須是從物理三基色單位（R）、（G）、（B）和三色系數(shù)R、G、B推導(dǎo)出來。 2.5.2 (RGB)坐標(biāo)系和(XYZ)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)三基色系數(shù)X、Y、Z不能用實(shí)驗(yàn)手段直接測量出來，必須是從物理三色系數(shù)R、G、B推導(dǎo)出來。 2.5.3 色度圖在XYZ系統(tǒng)中表征彩色光的色度只取決于三色系數(shù)X、Y、Z的比值，定義色模: m= X + Y + Z :， 于是可用x-y直角坐標(biāo)系表示各種顏色的色度，這樣的平面圖

47、形就是XYZ色度圖或稱x-y色度圖，相對(duì)三色系數(shù)x、y、z 的表示式為 CIE標(biāo)準(zhǔn)基色圖特點(diǎn)譜色軌跡全部位于第一象限內(nèi)(x0，y0)，并處在X(1，0)、Y（0，1）、Z(0，0)為頂點(diǎn)的等腰三角形之內(nèi)。E白的坐標(biāo)是x=y=y=1/3。中央?yún)^(qū)域白色區(qū)域，舌形曲線邊緣是飽和度為100的譜色色調(diào) xy色度圖上的色域圖 2.5.4 XYZ計(jì)色系統(tǒng)的分布色系數(shù)混配出單位輻射功率、 波長為 的單色光所需的三色系數(shù)，稱為分布色系數(shù)。混色曲線 物理三基色和標(biāo)準(zhǔn)三基色都是作為色度研究使用的，不能用于彩色電視系統(tǒng)。彩色顯像管是由紅、綠、藍(lán)三種熒光粉（在電子束轟擊下）發(fā)光，利用空間混色法重現(xiàn)彩色。因此，彩色電視系

48、統(tǒng)紅、綠、藍(lán)熒光粉發(fā)出的復(fù)合光（非譜色光）稱為電視系統(tǒng)的三基色光，簡稱電視三基色或顯像三基色。2.7 彩色電視中的三基色 顯像三基色的選取要考慮兩方面： 1. 所選的三基色能混配出盡量多的色彩，即在色度圖中，由顯像三基色所構(gòu)成的三角形面積（重現(xiàn)色域）要盡可能的大2. 熒光粉的發(fā)光效率要足夠高，以獲得有足夠高的亮度的彩色圖像。2.7.1顯像三基色的選擇具體采用什么坐標(biāo)位置的三基色，又完全取決于可以實(shí)際生產(chǎn)出怎樣的基色熒光粉 2. 顯像三基色的選擇從上個(gè)世紀(jì)五十年代初彩色電視創(chuàng)始至今，隨著熒光粉材料的改進(jìn)，已規(guī)定過多套三基色熒光粉。 顯像三基色單位量的確定亮度方程表式為 :Y = 0.299R+0

49、.587G+0.114B亮度方程的物理意義:在配色實(shí)驗(yàn)中，紅、綠、藍(lán)三路基色光信號(hào)按亮度方程加權(quán)求和，就得到用混配色的亮度信息。 兩種彩色電視系統(tǒng)的重現(xiàn)色域 2.7.3 混色曲線混配出單位輻射功率、 波長為 的單色光所需的三色系數(shù)， 稱為分布色系數(shù),由實(shí)驗(yàn)得出.NTSC EBU 混色曲線特點(diǎn)混色曲線上任一譜色光的 值中至少有一個(gè)為負(fù)值；說明顯像三基色混配不出譜色光藍(lán)色曲線有正主瓣和負(fù)次瓣，綠色曲線有一個(gè)正主瓣和兩個(gè)負(fù)次瓣，紅色曲線有一個(gè)正主瓣、一個(gè)負(fù)次瓣、一個(gè)正次瓣。 2.7.4麥克斯韋（Maxwell） 計(jì)色三角形（1）是等邊三角形，頂點(diǎn)為三基色單位（R）（G）（B ），從頂點(diǎn)到對(duì)應(yīng)邊垂線的

50、長度規(guī)定為1。 （2）三角形內(nèi)任一彩色點(diǎn)到紅、綠、藍(lán)三頂點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的三邊的距離分別為r、g、b，表示該彩色點(diǎn)的三個(gè)相對(duì)色數(shù) ；（3）白色或灰色的位置在三角形的重心W, 坐標(biāo)為: rgb13，為白。（4）按電視系統(tǒng)對(duì)飽和度定義，三角形周邊的飽和度為100% ,因?yàn)樵谒鼈兊南鄬?duì)色系數(shù)中有一個(gè)或兩個(gè)為0。 第三章 彩色電視攝像原理 3.1. CCD 固體攝像器件3.2 三基色信號(hào)的產(chǎn)生 3.3 色度匹配和彩色校正 3.4 電視系統(tǒng)的校正 3.1.1CCD 固體攝像器件的工作原理每個(gè)金屬電極（稱為柵極G）部分為一個(gè)CCD單元。當(dāng)柵極加正電壓時(shí)（襯底接地），其下面P型半導(dǎo)體硅內(nèi)的多數(shù)載流子（空穴）被排擠，

51、而少數(shù)載流子（電子）集中在界面，在界面下形成一個(gè)無多數(shù)載流子空穴的帶負(fù)電區(qū)域，該區(qū)域稱為耗盡層。3.1. CCD 固體攝像器件 電子勢阱可以存儲(chǔ)外來的電子電荷當(dāng)光照射到具有光敏效應(yīng)的半導(dǎo)體襯底時(shí)，襯底產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，空穴被排擠，電子注入電子勢阱，形成一個(gè)電荷包。勢阱內(nèi)電子電荷的多少（即電荷包的大?。┲慌c外來光的強(qiáng)度及照射時(shí)間有關(guān)。 CCD攝像器件的感光面上有幾十萬個(gè)電極，即有幾十萬個(gè)勢阱（像素）。當(dāng)景物成像到感光面時(shí)，形成電荷包，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，得到有幾十萬個(gè)電荷包組成的電圖像。讀出電子勢阱中電荷所需的時(shí)間很短。CCD光電轉(zhuǎn)換原理 二相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)每個(gè)電極有兩個(gè)厚度不同的絕緣層，在同一電壓下，左邊

52、絕緣層厚的部分其勢阱淺，右邊絕緣層薄的部分其勢阱深，電荷都存儲(chǔ)在右邊勢阱深的地方。每兩個(gè)電極為一個(gè)像素，其驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘為相位差180的二相時(shí)鐘脈沖。缺點(diǎn)：勢阱內(nèi)可存儲(chǔ)的電荷量要少一些，且不能做到雙向轉(zhuǎn)移。 三相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素,有三個(gè)電極, 分別加三相時(shí)鐘,V1、V2、V3，它們相位各差120。經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘周期，電荷包轉(zhuǎn)移了三個(gè)電極，相當(dāng)于轉(zhuǎn)移了一個(gè)像素的位置。三相時(shí)鐘可實(shí)現(xiàn)電荷包的定向轉(zhuǎn)移, 它轉(zhuǎn)移的是 不同電荷量的模擬信號(hào)。 三相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng) 場積累和幀積累模式在幀積累方式中: 每個(gè)感光單元的電荷一幀讀出一次;電荷積累時(shí)間長約40ms奇數(shù)場時(shí)只有奇數(shù)行感光單元的電荷轉(zhuǎn)移出去形成奇數(shù)場信號(hào)偶數(shù)場時(shí)只

53、有偶數(shù)行感光單元的電荷轉(zhuǎn)移出去形成偶數(shù)場信號(hào)。在場積累方式中: 每個(gè)感光單元的電荷一場讀出一次， 電荷積累時(shí)間短約20ms。為了實(shí)現(xiàn)隔行掃描:奇數(shù)場信號(hào)輸出時(shí)：將1幀中的第1和第2行合并作為奇數(shù)場的第1行輸出，將第3行和第4行合并作為奇數(shù)場的第2行輸出；偶數(shù)場信號(hào)輸出時(shí)：將第2行和第3行合并作為偶數(shù)場的第1行輸出，將第4行和第5行合并為偶數(shù)場的第2行輸出。 優(yōu)缺點(diǎn):幀積累的垂直分解力高，但由于電荷積累時(shí)間長,在拍攝活動(dòng)圖像時(shí)會(huì)變模糊,適合于拍攝靜止圖像。不過，如果配合電子快門，就能解決惰性問題場積累需將相鄰兩行的電荷進(jìn)行合并，使垂直分解力下降，但不需電子快門，提高活動(dòng)圖像的清晰度。 四相時(shí)鐘驅(qū)

54、動(dòng)四相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)可以完成隔行掃描的信號(hào)輸出。為了讓每個(gè)CCD單元1場讀出1次，并實(shí)現(xiàn)隔行掃描，通常采用四相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)方式，即三電平四相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的電荷包轉(zhuǎn)移?？梢詫?shí)現(xiàn)垂直方向的隔行讀出。 1.行間轉(zhuǎn)移（IT）式每一列感光單元的右側(cè)有遮光的垂直移位寄存器，最后一行下面有遮光的水平移位寄存器。在場正程:每個(gè)感光單元積累光電荷，形成電荷包；場消隱期間:迅速將電荷包全部轉(zhuǎn)移到垂直移位寄存器；行間轉(zhuǎn)移式CCD的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)有： 靈敏度低； 垂直拖道嚴(yán)重.3.1.2. CCD攝像器件的主要類型 2. 幀轉(zhuǎn)移（FT）式場正程期間，成像部分進(jìn)行電荷積累，形成電子圖像；場消隱期間，成像部分電荷包迅速全部向

55、下移入存儲(chǔ)部分。在場正程每個(gè)行消隱期間:逐行轉(zhuǎn)移到讀出移位寄存器。在場正程每個(gè)行正程期間;水平移位寄存器在時(shí)鐘脈沖控制下輸出一行的圖像信號(hào)。幀轉(zhuǎn)移式CCD的優(yōu)點(diǎn)是成像部分電極結(jié)構(gòu)簡單；感光面光的利用率高；感光單元密，分解力高。缺點(diǎn)：（1）器件總面積大；（2）要增設(shè)機(jī)械快門才能防止出現(xiàn)垂直拖道。 3. 幀行間轉(zhuǎn)移（FIT）是行間轉(zhuǎn)移和幀轉(zhuǎn)移的結(jié)合。上部結(jié)構(gòu)和行間轉(zhuǎn)移式相同，下部遮光的存儲(chǔ)部分和水平移位寄存器與幀轉(zhuǎn)移式相同。由于垂直移位寄存器是遮光的，所以和IT CCD一樣不需要機(jī)械快門，在以上三種類型的CCD攝像器件中，幀行間轉(zhuǎn)移式CCD的性能最佳。 CCD器件電子快門的工作原理然而在拍攝快速運(yùn)

56、動(dòng)的景物時(shí)，圖像會(huì)變模糊。CCD器件攝像機(jī)附加了電子快門來拍攝高速運(yùn)動(dòng)的物體。電子快門實(shí)現(xiàn)方法：將一場時(shí)間積累的電荷分兩次讀出，第一次舍棄掉已經(jīng)積累的電荷，舍棄后再重新積累，第二次到達(dá)場消隱時(shí)再讀出作為圖像信號(hào)。相當(dāng)于縮短了入射光在CCD片上作用的時(shí)間，如同照相機(jī)減小了快門時(shí)間一樣，這就是CCD器件電子快門的工作原理。 3.2 三基色信號(hào)的產(chǎn)生 3.2.1 彩色電視攝像機(jī)的基本構(gòu)成根據(jù)三基色原理，彩色景物要分成三幅基色圖像，然后形成三個(gè)基色電信號(hào)。三基色信號(hào)由彩色攝像機(jī)產(chǎn)生。首先由分光棱鏡將彩色的光學(xué)圖像按一定的分光特性分成紅、綠、藍(lán)三幅光圖像，然后分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和電荷轉(zhuǎn)移，得到三個(gè)基色信號(hào)

57、。 3.2.2彩色顯像管顯像基本原理用紅綠藍(lán)三個(gè)基色信號(hào)分別去控制紅綠藍(lán)三個(gè)電子槍柵陰間的電位差，改變它們所發(fā)射電子束的強(qiáng)度（同時(shí)用行場同步控制電子束的掃描），就可在熒光屏上得到紅綠藍(lán)三幅圖像，通過人眼的空間混色便可形成完整的彩色圖像。通常顯像管電子槍柵極的電位固定，基色信號(hào)加給陰極（稱為激勵(lì)電壓），此時(shí)基色信號(hào)應(yīng)采用負(fù)極性信號(hào)。需要指出的是，顯像管的陰極激勵(lì)電壓與電子束的強(qiáng)度呈指數(shù)曲線，因此顯像管的電光轉(zhuǎn)換特性是非線性的。 3.3 色度匹配和彩色校正彩色電視系統(tǒng)要求正確重現(xiàn)景物的彩色，即要求在顯像端人眼感覺到的色調(diào)、飽和度和攝像端景物相同。由于顯像端重現(xiàn)色光的色度取決于紅綠藍(lán)三個(gè)基色光的比例

58、，即三個(gè)電信號(hào)的電平，因此彩色電視系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)正確的彩色復(fù)現(xiàn)，關(guān)鍵是進(jìn)入彩色攝像機(jī)的色光按什么樣的光譜響應(yīng)特性分成三路，得到什么比例關(guān)系的三個(gè)基色信號(hào)。在彩色電視系統(tǒng)中，將能達(dá)到正確彩色重現(xiàn)的分色光譜響應(yīng)稱為理想攝像光譜響應(yīng)特性。3.3.1 色度匹配 攝像機(jī)綜合光譜響應(yīng)特性為： 必須與顯像三基色的分布色系數(shù):色度匹配成正比（形狀一樣），就稱為彩色電視系統(tǒng)色度匹配。 .3.2 彩色校正設(shè)計(jì)攝像機(jī)時(shí)要盡量使攝像機(jī)的綜合光譜特性與三基色混色曲線形狀一致，以正確地分解被攝景物的彩色光。顯像三基色三條曲線除了有各自的正主瓣外，還都有負(fù)次瓣和正次瓣,由于攝像機(jī)的分光特性只能提供出近似于顯像混色曲線主瓣的響

59、應(yīng)，無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的色度匹配，這就使熒光屏上重現(xiàn)圖像的彩色得不到逼真的還原。 彩色校正彩色校正原理(現(xiàn)代的彩色攝像機(jī)都采用線性矩陣法)通過對(duì)三個(gè)基色電信號(hào)的處理來彌補(bǔ)分光系統(tǒng)只取正主瓣的不足，以盡量達(dá)到色度匹配。（1）藍(lán)路的負(fù)次瓣由綠色基色電壓倒相再乘以合適的小于1的系數(shù)，加到蘭色基色電壓上加以補(bǔ)償；（2）綠路有兩個(gè)負(fù)次瓣，分別由紅色和蘭色基色電壓倒相再乘以各自合適的小于1的系數(shù)，加到綠色基色電壓上加以補(bǔ)償； (3)紅路的負(fù)次瓣基本上處在綠的正主瓣范圍內(nèi)，紅的正次瓣處在的藍(lán)正主瓣范圍內(nèi)將綠基色信號(hào)電壓引出一條支路，乘上合適的系數(shù)(小于1)，并進(jìn)行倒相，加入到紅基色信號(hào)電壓中，便可以當(dāng)作負(fù)次瓣的電

60、壓成分；將藍(lán)基色信號(hào)電壓引出一條支路，乘上合適的系數(shù)也加到其中，可作為正次瓣的電壓成分。對(duì)于的負(fù)次瓣，也可由綠基色電壓產(chǎn)生。 因此實(shí)際攝像機(jī)輸出的三個(gè)基色電壓是經(jīng)過彩色校正后的，它和攝像器件輸出的基色電壓的關(guān)系為：ER校a ERb EG c EB EG校-d ER +e EG -f EB EB校-g ER -h EG +i EB 3.4 電視系統(tǒng)的校正因此電視系統(tǒng)的總傳輸特性包括攝像器件的光-電轉(zhuǎn)換特性、傳輸通道（從發(fā)端到收端）的電-電傳輸特性和顯像管的電-光轉(zhuǎn)換特性。 為了無失真的傳輸圖象,電視系統(tǒng)的總傳輸特性應(yīng)該是線性的。 3.4.1 電視系統(tǒng)的特性1. 攝像器件的光-電轉(zhuǎn)換特性景物亮度B