市場(chǎng)營(yíng)銷第四章電視攝像與發(fā)射系統(tǒng)

1、您現(xiàn)在的位置是：網(wǎng)絡(luò)教程 -第四章第四章 電視攝象與發(fā)送技術(shù) HYPERLINK /xdjyjx/xstd/gdzp/011/disizhang.htm#s41#s41 l s41#s41 4.1 廣播電視系統(tǒng)的組成 HYPERLINK /xdjyjx/xstd/gdzp/011/disizhang.htm#s42#s42 l s42#s42 4.2 電視攝像機(jī) HYPERLINK /xdjyjx/xstd/gdzp/011/disizhang.htm#s43#s43 l s43#s43 4.3 攝象器件 HYPERLINK /xdjyjx/xstd/gdzp/011/disizhang.ht

2、m#s44#s44 l s44#s44 4.4 電視圖像信號(hào)的處理 HYPERLINK /xdjyjx/xstd/gdzp/011/disizhang.htm#s45#s45 l s45#s45 4.5 同步信號(hào)的形成 HYPERLINK /xdjyjx/xstd/gdzp/011/disizhang.htm#s46#s46 l s46#s46 4.6 PAL全電視信號(hào)的形成 HYPERLINK /xdjyjx/xstd/gdzp/011/disizhang.htm#s47#s47 l s47#s47 4.7 電視信號(hào)的發(fā)送 在學(xué)完前三章關(guān)于黑白與彩色電視傳象的基本原理后，從本章至第五章將要介

3、紹電視攝象、發(fā)送、接收技術(shù)的一般原理。本章著重介紹電視信號(hào)的攝取、處理和發(fā)送等技術(shù)；第五章則介紹電視信號(hào)的接收技術(shù)。4.1 廣播電視系統(tǒng)的組成電視可分為廣播電視與應(yīng)用電視兩類，其中廣播電視發(fā)展得很早、最成熟和最完備。為了學(xué)習(xí)的方便，本章與第五章以廣播電視系統(tǒng)為例，來(lái)介紹電視發(fā)送和接收技術(shù)的基本原理，毫無(wú)疑問(wèn)，這些原理對(duì)應(yīng)用電視也是普遍適用的。圖4.1-1示廣播電視的發(fā)送和接收系統(tǒng)方框。發(fā)送系統(tǒng)主要包括各種電視信號(hào)源、信號(hào)處理與發(fā)射設(shè)備，接收系統(tǒng)主要包括天線和接收機(jī)。大多數(shù)應(yīng)用電視系統(tǒng)不需要發(fā)射設(shè)備，直接通過(guò)電纜將電視信號(hào)傳送給終端顯示設(shè)備。電視信號(hào)源主要有三種：電視攝象機(jī)，它能將活動(dòng)圖象直接轉(zhuǎn)

4、變?yōu)殡娨晥D信號(hào)。飛點(diǎn)掃描器，它能將文字、圖文（包括透明和不透明的幻燈片）以及活動(dòng)電影片轉(zhuǎn)變成電視圖信號(hào)，它可以用來(lái)插送字幕、靜止圖象和放映電視電影。利用電子合成技術(shù)產(chǎn)生電視信號(hào)、例如電視測(cè)試信號(hào)發(fā)生器、此外，錄象機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況轉(zhuǎn)播車，轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星，城市間、國(guó)際間的微波中繼線路也能提供各種節(jié)目的電視信號(hào)。將上述各種電視信號(hào)送到導(dǎo)演臺(tái)，節(jié)目導(dǎo)演通過(guò)視頻信號(hào)切換開關(guān)選出所需要的一種或幾種電視信號(hào)，送到線路放大器進(jìn)行放大和處理后，再由圖象發(fā)射機(jī)將電視圖象信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與放大，形成高頻電視信號(hào)送到電視發(fā)射天線，以電磁波的形式發(fā)射到各地的電視接收天線上。電視接收機(jī)再將天線感應(yīng)的高頻電視信號(hào)，進(jìn)行一系列與發(fā)送系統(tǒng)相

5、反的信號(hào)處理與變換，使之變成R、G、B三基色信號(hào)，在顯象器件上重現(xiàn)出電視圖象。4.2 電視攝象機(jī)電視攝象機(jī)是一種景物圖象變換成電視信號(hào)的裝置。它是電視系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其性能之優(yōu)劣，直接影響最終電視圖象的質(zhì)量。攝象機(jī)采用的攝象器件分為兩類：攝象管理和固體攝象器件。它們都是利用某一種光電效應(yīng)，使圖象的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷，構(gòu)成相應(yīng)的象素并在微小電容中暫時(shí)存貯。攝象管利用電子束對(duì)象素進(jìn)行掃描，讀取電荷形成電視圖象信號(hào)；而固體攝象器件采用固體掃描方式讀取象素的中電荷。按攝象機(jī)的功能，可分為黑白攝象機(jī)和彩色攝象機(jī)兩類。彩色攝象機(jī)又分為單管（片）、兩管（片）、三管（片）三種形式。單管式彩色攝象機(jī)有頻率分離式

6、、相應(yīng)分離式、三電極式和階梯能量式等多種方式。廣播電視普遍采用三管（片）式攝象機(jī)；由于單管（片）彩色攝象機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)廉、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，故在應(yīng)用電視中得到迅速的發(fā)展和應(yīng)用。下面著重介紹三管（片）式彩色攝象機(jī)的工作原理。4.2.1 三管（片）式彩色攝象機(jī)圖4.2-1為三管式彩色攝象機(jī)組成方框圖，它主要分為三部分：機(jī)頭部分；視頻圖象信號(hào)處理；編碼器，彩色同步機(jī)和彩條發(fā)生器。過(guò)去這三部分是分開的，機(jī)頭部分自成一體，并放置在活動(dòng)的三腳云臺(tái)上，由攝象員操作拍攝；后兩部分設(shè)置在固定在機(jī)柜內(nèi)。隨著小型化的發(fā)展，當(dāng)前的便攜式攝象機(jī)上已能將這三部分合成一體了，其重量與體積都不超過(guò)原來(lái)的攝象機(jī)頭。攝象

7、機(jī)頭主要由攝象機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)，攝象管及其附屬電路，尋象器等組成。彩色景物的光象由變焦距鏡頭攝取，通過(guò)中性濾光片（為得到適宜的光通量）和色溫濾光片（將不同的照明光源的色溫轉(zhuǎn)換為攝象機(jī)所要求的色溫）后進(jìn)入色棱鏡，被分為解為三個(gè)基色光象，并分別投攝到相應(yīng)攝象管的靶面而轉(zhuǎn)換成電圖象。管內(nèi)電子束在偏轉(zhuǎn)與聚焦系統(tǒng)作用下，實(shí)現(xiàn)良好的聚焦與掃描，從而獲得符合一定掃描標(biāo)準(zhǔn)的隨時(shí)間而變化的電信號(hào)。然后，三路微弱的電信號(hào)經(jīng)各自預(yù)放器放大，再送到視頻信號(hào)處理電路進(jìn)行加工與處理。視頻信號(hào)處理電路主要包括輸入放大、增益調(diào)整、電纜校正、黑斑校正、彩色校正（線性矩陣電路）、輪廓校正、黑電平控制及雜散光補(bǔ)償、校正、消隱混合等各級(jí)

8、電路。經(jīng)上述電路放大處理后輸出的紅、綠、藍(lán)三基色信號(hào)還必須送入編碼器，編制成需電視制式的彩色全電視信號(hào)。絕大部分彩色攝象機(jī)都配置了彩色同步信號(hào)發(fā)生器，由它產(chǎn)生基準(zhǔn)副載波和各種同步信號(hào)，供機(jī)頭、視頻處理與編碼器三部分使用，這樣使攝象機(jī)單獨(dú)使用（配彩色攝象機(jī)）特別方便。若要與其他攝象機(jī)中信號(hào)源在整個(gè)電視系統(tǒng)中聯(lián)合使用，還必須附加專門的外同步鎖相電路，使本機(jī)同步信號(hào)發(fā)生器與外同步信號(hào)（系統(tǒng)統(tǒng)一供給）鎖相。另外，在攝象機(jī)內(nèi)還附設(shè)彩條發(fā)生器和專用測(cè)試信號(hào)發(fā)生器，供調(diào)整與維修使用。為了取景并隨時(shí)掌握攝象機(jī)工作狀態(tài)，每臺(tái)攝象機(jī)上還附加一臺(tái)尋象器。尋象器分光學(xué)型與電子型兩類。光學(xué)型尋象器類似照相機(jī)上的取景器；

9、而電子型尋象器實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)小型的電視圖象監(jiān)視器，它利用攝象機(jī)本身輸出之信號(hào)，在尋象器的顯象管熒光屏上顯示出圖象，這樣既作為取景器用，同時(shí)也監(jiān)視了攝象機(jī)電路的工作狀態(tài)，并隨時(shí)加以調(diào)整。目前常用的顯象管屏幕的尺寸有1.5、3、5英寸等三種規(guī)格。圖4.2-2示出由固體攝象器件組成的三片式彩色攝象機(jī)的方框圖。它與三管式彩色攝象機(jī)相比，具有大體相同的結(jié)構(gòu)形式。它主要由攝象機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)，固體攝象（CCD）器件，視頻信號(hào)處理電路和編碼器等部分組成。4.2.2 攝象機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)攝象機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)變焦距鏡頭、分色棱鏡、中性濾光片和色溫濾光片組成。它的主要作用是把被攝景物的彩色光，分成紅、綠、藍(lán)基色光，并成象在相應(yīng)

10、的攝象管靶面上。對(duì)于兩管和單管彩色攝象機(jī)而言，色分解主要是由封裝在攝象管靶面前的濾色條及有關(guān)電路來(lái)完成。一、變焦距鏡頭變焦鏡頭是一種能任意改變焦距而成象面位置固定不變的鏡頭。由于焦距變化使放大率或視場(chǎng)角改變，這樣在拍攝過(guò)程中，對(duì)景物圖象取景大小可任意連續(xù)變化，增強(qiáng)了藝術(shù)效果。變焦鏡頭是由許多單透鏡所組成。如圖4.23所示，即為最簡(jiǎn)單的由兩個(gè)凸透鏡形成的組合透鏡。設(shè)透鏡1和透鏡2的焦距分別為f1和f2，相互間的距離為d，則組合透鏡的焦距為f，其大小取決于f1、f2和d，相互關(guān)系式為：由上式可知，只要改變d的大小，就能使f相應(yīng)變化?，F(xiàn)在再舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，若一個(gè)凸透鏡（f1+1）與一個(gè)凹透鏡（f2

11、1）形成組合透鏡，則按式（4.21）可知，該組合透鏡的焦距f1/d，焦距直接與d成反比，故只要改變兩透鏡的相對(duì)位置，就能很容易地改變焦距。這就是變焦距鏡頭的最基本的原理。設(shè)計(jì)時(shí)把一個(gè)單元透固定，另一個(gè)單元透鏡相對(duì)前一個(gè)單元透鏡移動(dòng)，以改為d。這樣做的結(jié)果，雖然f發(fā)生變化，但成象面的位置也相應(yīng)的有所變化。為了固定成象面位置，還必須再增加第三單元透鏡并相應(yīng)一起移動(dòng)。因此，實(shí)際使用的變焦鏡頭至少要有三組單元透鏡，即調(diào)焦組、變焦組和象面補(bǔ)傍組。若要增長(zhǎng)后截距，還需要增加第四組物鏡組。二、分色棱鏡1.分色棱鏡圖4.25所示的分色棱鏡由（A）、（B）和（C）三部分粘合組成，其中在Mr和Mb面上分別蒸涂上不

12、同厚度的干涉薄膜。當(dāng)光線F投射到Mr面上時(shí)，能把紅光R反射出來(lái)而讓其它光透過(guò)。反射出來(lái)的紅光投射到界面（1）上，因入射角較小，超過(guò)臨界角而發(fā)生反射，于是R光經(jīng)Fr射入R攝象管。透過(guò)Mr面上光到達(dá)Fb面時(shí)能把藍(lán)光B反射出來(lái)而讓余下的G光透過(guò)，反射出來(lái)的B光在界面（2）上全反射后穿過(guò)Fb而到達(dá)B攝象管。透過(guò)的G光經(jīng)（C）部分穿過(guò)Fg到達(dá)G攝象管。光線在介質(zhì)中所走的路程與介質(zhì)折射率的乘積稱為光程，R、G、B三路的光程應(yīng)嚴(yán)格一致。Fr、Fb、Fg來(lái)進(jìn)一步校正。2.分色原理干涉膜Mr和Mb所以會(huì)射出某些波長(zhǎng)的光而透射其他波長(zhǎng)的光，其原理可由圖4.26說(shuō)明。圖中折射率為n0、厚度為d的干涉膜涂在折射率為n

13、2的玻璃了。入射光從折射率為n1的空氣中進(jìn)入干涉膜的第一界面（1）時(shí)反射光為F1；透過(guò)的光在第二個(gè)界面（2）上又受到第二反射，該反射光透第（1）界面（也有一部分反射）進(jìn)入空氣的光為F2；如從C點(diǎn)向F1作垂線交于D點(diǎn)，并以C、D兩點(diǎn)為基準(zhǔn)。光束F1所走的光程n1.AD，顯然比光束F2所走的光程n0.（ABBC）短，其光程差（4.22）經(jīng)過(guò)幾何變換并在條件下，可得到（4.23）式中，為光線進(jìn)入薄膜的入射角。根據(jù)光的波動(dòng)理論，當(dāng)兩束光相位相反時(shí)，迭加后相互換消，故合成幅度最小；而相位相同時(shí)，合成幅度最大。因此，當(dāng)式（4.23）中2時(shí)，F(xiàn)1和F2相互抵消，反射光為零，即幾乎全部透過(guò)；當(dāng)時(shí)，F(xiàn)1和F2加

14、強(qiáng)，反射光幅最大，透射光幾乎為零。這樣，如n1、n0和等均固定，則只要選擇適當(dāng)?shù)哪ず馾即可達(dá)到所需要反射光的要求。三、色溫校正和中性濾色攝象機(jī)的光譜性曲線的設(shè)計(jì)和白色平衡的調(diào)整，都是對(duì)一定色溫的照明而言的。目前攝象機(jī)都是按3200K照明色溫設(shè)計(jì)的，它的白色平衡是按D65白色要求調(diào)整的。因此，在攝象機(jī)光學(xué)鏡頭中，都加有把3200K轉(zhuǎn)換到6500K的D白色的色溫轉(zhuǎn)換。但在實(shí)際工作中，照明光源是變化的。如室外自然光照在早、中、晚，陰、晴天時(shí)，色溫都不一樣。這時(shí)，如用攝象機(jī)去拍攝任意色溫照明時(shí)的景物，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的彩色失真。為了使攝象機(jī)在不同色溫光照時(shí)，攝取的景物與3200K光照、平衡于D65白色時(shí)一樣

15、，必須對(duì)由于色溫不同而引起的光譜能量分布的變化進(jìn)行補(bǔ)償。通常在攝象光學(xué)系統(tǒng)中加入色溫校正濾色片，它具有一定的光譜特性。它剛好能補(bǔ)償色溫變化引起的光譜特性誤差，把不同溫的照射光源，轉(zhuǎn)換到3200K色溫光源。例如，把4800K的照射光轉(zhuǎn)到3200K的濾色片呈淺桔色。一般攝象機(jī)都有幾片色溫濾色片，以適應(yīng)不同光照時(shí)的色溫轉(zhuǎn)換要求。當(dāng)攝象管在強(qiáng)光下工作時(shí)，應(yīng)減少光圈。但有時(shí)為了達(dá)到一定藝術(shù)效果，不允許減少光圈，這就需要在光路中加入減少光量的衰減器，即中性濾色片。其常用的透光率有100、25、10、1.5數(shù)種；而光譜響應(yīng)特性應(yīng)當(dāng)平直。4.3 攝象器件攝象器件主要分為攝象管和固體攝象器兩類。它們都是利用某種

16、光電效應(yīng)，使輸入的光轉(zhuǎn)換成電荷，構(gòu)成相應(yīng)的象素，并在其微小的電容中暫時(shí)存貯和用掃描方式讀取存貯在象素中的電荷而形成電視圖象信號(hào)。但不同的是攝象管采用電子掃描方式，固體攝象器件采用固體掃描方式。在物質(zhì)中，使外照光產(chǎn)生電效應(yīng)的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。它又分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩種。外光電效應(yīng)是指當(dāng)光入射到光電面上，則在真空中發(fā)射出光電子的現(xiàn)象，超正析象管中就是利用此效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)是指經(jīng)光照射后在固體內(nèi)部產(chǎn)生電的現(xiàn)象，在光電導(dǎo)型攝象管中就是利用由于光的作用而使用固體（靶面）電導(dǎo)率變化的所謂光電導(dǎo)現(xiàn)象攝象器件品種繁多，但可進(jìn)行如下分類：攝象管固體攝象器件限于篇幅，本書主要介紹有關(guān)彩色攝象機(jī)所使用的光電

17、導(dǎo)型攝象管和固體攝象器件。光電導(dǎo)型攝象管也有好多種，按靶面光電導(dǎo)材料的不同常用的光電導(dǎo)管有硫化銻光導(dǎo)管（Sb2S3作靶面，稱為Vidicon，即視象管），氧化鉛光導(dǎo)管（PbO作靶面，稱Plubicon或Leddicon）、硅靶光導(dǎo)管（Si二極管陣列作靶面，稱Sidicon）硒化鎘光導(dǎo)管（CdSe作靶面，稱Chalnicon）等。但就工作原理而言，它們都是利用光電導(dǎo)現(xiàn)象工作的。下面以視象管和氧化鉛管為例說(shuō)明光電導(dǎo)攝象管的工作原事理。4.3.1視象管一、結(jié)構(gòu)視象管是空器件，它主要包括光電靶和電子槍兩大部分。管外套有偏轉(zhuǎn)、聚焦和校正線圈，利用它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)管中電子束的偏轉(zhuǎn)、聚焦和方向校正。其剖

18、面原理圖如圖電子槍包括燈絲、陰極、控制柵極、加速極（第一陽(yáng)極）和聚焦極。陰極被燈絲加熱，發(fā)射出電子束。由陰極，控制柵極、加速極和聚焦極組成電子透鏡，能起輔助聚焦作用，使電子束會(huì)聚成細(xì)束。聚焦線圈能起主聚焦作用，使電子束按螺旋形軌跡前進(jìn)，從而使電子束聚焦于靶上的一小點(diǎn)。聚焦線圈具有足夠的長(zhǎng)度。以便保證聚焦磁力線和靶面垂直，有利于電子束垂直上靶。在靶前有一個(gè)抑制柵網(wǎng)（一般與聚焦極相連），由于靶電子低于柵網(wǎng)電壓，在靶前形成一個(gè)均勻的減速電場(chǎng)，有利于電子束垂直上靶，提高攝象管的清晰度；但靶面邊緣部部清晰度仍較低，信號(hào)電流也較弱，影響圖象的均勻性。把抑制柵網(wǎng)與聚焦極會(huì)開，并使其電壓比聚焦極電壓提高60，

19、這樣不僅克服了上述兩個(gè)缺點(diǎn)，而且分離網(wǎng)結(jié)構(gòu)的攝象管總的清晰度比不分離的還有所提高，故目前普遍采用。電子束上靶后在靶面進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，形成圖象信號(hào)。偏轉(zhuǎn)線圈使管內(nèi)形成一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在該偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電子束進(jìn)行周期性的行、場(chǎng)掃描運(yùn)動(dòng)，順序取出靶上各點(diǎn)（象素）的信號(hào)。由于制造和安裝的誤差，使電子束與管軸可能不完全平行，這會(huì)影響電子束的聚焦和垂直上靶。為此在視象管外靠加速極附近，裝有兩對(duì)相互垂直的校正線圈。通過(guò)調(diào)節(jié)線圈中電流，使它們產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)方向在360范圍內(nèi)變化，因而，可使電子束運(yùn)動(dòng)方向校正到與管軸平行。光電靶面結(jié)構(gòu)如圖4.3（b）所示。在前面板玻璃內(nèi)側(cè)涂以薄薄的透明電極（SnO2）,又稱奈塞

20、膜，由互電極引出圖象信號(hào)。在此信號(hào)電極面板上再蒸涂上12um厚的Sb2S2光電導(dǎo)層。由硫化銻光敏半導(dǎo)體材料制成的靶雖然是一個(gè)整體，但是由于電子束的掃描，客觀就把靶面分成數(shù)十萬(wàn)個(gè)象素（對(duì)我國(guó)的625行制式，靶面可分解為48104個(gè)象素）。由于光電導(dǎo)層的面電阻率很高（10111012W .cm），可以認(rèn)為每是獨(dú)立的（見(jiàn)圖表4.3-3)；每個(gè)象素都可以看成一個(gè)光敏電阻與一個(gè)小電容（1.3102PF）的并聯(lián)。這個(gè)小電容C稱為存貯電容，其值不隨光照變化，但光敏電阻R則隨光照度變化而改變其電阻數(shù)值。二、光電導(dǎo)原理一個(gè)光子的能量Wh.f，式中h為普朗克常數(shù)，其數(shù)量隨光波頻率f升高而增大。當(dāng)光照到光敏半導(dǎo)體上

21、時(shí)，處于滿帶中的電子吸收光量子，增大能量就能躍遷出禁帶到達(dá)導(dǎo)帶成為自由電子（一部分被禁帶中的陷阱所俘獲），而在滿帶中留下空穴，即產(chǎn)生了載流子，如圖（4.3-2）所示。光照越強(qiáng)，產(chǎn)生載流子也越多。在宏觀上表現(xiàn)為半導(dǎo)體的電導(dǎo)率增大，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合是不斷進(jìn)行的。當(dāng)光照一定時(shí)，產(chǎn)生和復(fù)合最后達(dá)到平衡。光照越強(qiáng)，載流子濃度越高，電導(dǎo)率越大；反之，光照越小，電導(dǎo)率越低。在無(wú)光照射時(shí)，由于熱敏勵(lì)也有少量電子躍遷禁帶，而形成電導(dǎo)，這稱為暗電導(dǎo)。當(dāng)光照停止后，載流子復(fù)合尚要繼續(xù)一段時(shí)間，才能達(dá)到新的平衡，即電導(dǎo)率的恢復(fù)有一段帶后時(shí)間，這稱為光電導(dǎo)惰性。由于光電導(dǎo)惰性，將會(huì)產(chǎn)生余象，這是光電導(dǎo)管的主要缺點(diǎn)。三

22、、電視圖象信號(hào)的產(chǎn)生現(xiàn)代的電視攝象管產(chǎn)生圖象信號(hào)都是基于電荷儲(chǔ)能原理（Charge Storage Priciple）圖4.33視象管的等效電路圖，信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程大致分為兩步：1.電光象到電荷象電荷的儲(chǔ)能過(guò)程被攝景物通過(guò)光學(xué)鏡頭成象于電導(dǎo)靶的外側(cè)，由于光電導(dǎo)原理，靶上各點(diǎn)電導(dǎo)隨光照強(qiáng)度變化，光照越強(qiáng)的象素點(diǎn)，其等效光敏電阻越小。假設(shè)在靶面上取三點(diǎn)（暗、灰、亮）象素，暗點(diǎn)電阻R1012W ，亮點(diǎn)的R1010W ，灰點(diǎn)的R適中值。開關(guān)S等效為電子束掃描，電子束掃到該點(diǎn)（單元靶）時(shí)，即S臺(tái)上；離開時(shí)，S斷開。在電子束掃過(guò)某一點(diǎn)的瞬間，RC等效電路與靶電源電壓E和陰極接成路，電容被充電，RC等效電路左端

23、電位上升到E，右端為陰極電位（一般為0電位）。當(dāng)電子束離開后，電容通過(guò)電阻放電，放電速度由電阻R大小決定，在兩次掃描的時(shí)間間隔（1/25稱）內(nèi)，由于放電，使右端上升一個(gè)D E，其大小與R有關(guān)。如圖4.33所示的亮點(diǎn)處，由于電阻小，放電快，則在兩次掃描間隔內(nèi)，D E的上升量大；而暗點(diǎn)處，由于電阻大，則D E小。于是，在一幀的掃描時(shí)間內(nèi)，靶面的右側(cè)就形成了一幅與光象的亮暗分布相對(duì)應(yīng)的“電位象”，如圖4.34（a）所示，這就時(shí)電荷的儲(chǔ)能過(guò)程。2.信號(hào)的拾取過(guò)程當(dāng)電子束再掃描靶面右端各象素時(shí)，由于右端各點(diǎn)的電位和陰極K的電位不相等，所以電子束要給象素的等效電容C再次充電，使靶面右端各點(diǎn)的電位與陰極K的

24、電位抹平。該充電電流經(jīng)負(fù)載RL形成圖象信號(hào)，其值為式中，Rb為電子束的等效電阻，約為10MW RL。由此可見(jiàn)，電子束掃描亮點(diǎn)象素時(shí)，I較大；掃描暗象素點(diǎn)時(shí)，I較小。實(shí)驗(yàn)表明：輸出信號(hào)電流I近似地正比于該象素點(diǎn)的亮度B，上述信號(hào)拾取過(guò)程如圖4.34（b）所示。在圖4.33中，輸出的圖象電壓信號(hào)為負(fù)極性圖象信號(hào)。綜觀上述圖象信號(hào)產(chǎn)生的過(guò)程，由于S斷開時(shí)間是一幀時(shí)間，因此可以認(rèn)為，在這一幀時(shí)間內(nèi)，電容C把靶單元產(chǎn)生的電量以電荷移動(dòng)的形式存貯起來(lái)。到臨將掃描前，存貯的電荷量到達(dá)D EC；等到掃描時(shí)，把積累起來(lái)的電荷量集中利用，這就是電荷儲(chǔ)能原理。現(xiàn)代攝象管就是利用這一原理來(lái)增強(qiáng)給出圖象信號(hào)，從而提高攝

25、象管的靈敏度。在無(wú)光照時(shí)，也存在暗電導(dǎo)，因此無(wú)光照象素點(diǎn)也會(huì)產(chǎn)生暗電流。由于材較的不均勻，各點(diǎn)的暗電流大小不一而形成黑斑現(xiàn)象（Shading），因此需設(shè)置黑斑校正電路，加以補(bǔ)償和校正。四、視象管性能視象管具有較高靈敏度和分解力，能滿足對(duì)電視攝象管的基本要求。它體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。其主要缺點(diǎn)是惰性大和暗電流大。視象管中存在兩惰性：一是光電導(dǎo)層體的惰性，即當(dāng)光照消失或減弱后，載流子的復(fù)合需要一定時(shí)間，才能達(dá)到新的平衡，表現(xiàn)為信號(hào)電流的變化滯后于靶面光照度的變化，稱為記錄惰性。另一種惰性是電子掃描象素時(shí)，給象素電容的充電時(shí)間常數(shù)充（RLRb）.Clu 較大，使電子束在一次拾取期間還來(lái)不及完全

26、抹平靶面內(nèi)側(cè)（即靶面右端）的電位起伏，亦即抹平正電荷圖象，從而使后繼拾取圖象的電信號(hào)中包含先前的信號(hào)分量，這稱為電容性惰性或拾取惰性。這兩路惰性在電視圖象上均表現(xiàn)為殘留以前幾帽圖象的余象。對(duì)于圖象中的快速運(yùn)動(dòng)的物體，余象更加明顯，從而使圖象的清晰度和對(duì)比度下降。分析表明，后者比前者者的影響更為嚴(yán)重。暗電流造成的黑斑影響較大，需要在圖象中加入與黑斑波形成相反的信號(hào)去抵消它的影響。正由于視象管存在上述缺點(diǎn)，對(duì)于要求較高的廣播電視攝象系統(tǒng)不能采用它。它通常用在要求不高的應(yīng)用電視系統(tǒng)。4.3.2 氧化鉛管由于視象管的惰性大的暗電流高而不穩(wěn)定，限制了它在彩色電視中的應(yīng)用。為了克服上述缺點(diǎn)并進(jìn)一步提高靈敏

27、度，1963年研制成功了氧化鉛管，并在彩色電視中的得到了最廣泛的應(yīng)用。目前廣播電視用的彩色攝象機(jī)幾乎毫無(wú)例外地采用氧化鉛管。一、結(jié)構(gòu)氧化鉛管除光電靶與視象管不同外，其余結(jié)構(gòu)和工作原理均與視象管相同。氧化鉛管的光電靶如圖4.35所示，它在透明導(dǎo)電膜上蒸鍍了三層氧化鉛薄膜。其中間一層是厚1020um的純凈的PbO本征層，稱為I層；在掃描側(cè)是摻有雜質(zhì)的N型PbO 層，稱為N層。P層和N型極薄，光電轉(zhuǎn)換主要在I層進(jìn)行，這三層構(gòu)成PIN二極管結(jié)構(gòu)。由于上述結(jié)構(gòu)，氧化鉛管比視象管的惰性和暗電流要小得多。其原因如下：1.由于N層和P層電阻率很低，I層電阻率卻很高。靶壓通常為45伏，將全部加在I層上，因此I層

28、內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度很高（45V/15um3106V/m）。I層內(nèi)受光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，以極高的速度通過(guò)I層，到達(dá)靶內(nèi)側(cè)面，渡越時(shí)間越短，復(fù)合的機(jī)會(huì)就減少。因此，在I層中由光激發(fā)出來(lái)的載流子幾乎全部參加導(dǎo)電，故光電轉(zhuǎn)換效率發(fā)揮充分，其靈敏度比視象管高。載流子渡越時(shí)間短本身就意味著記錄惰性小。另外由于I層較厚，使電容性惰性也小，但是靶厚卻使其分辨力略低于硫化銻管。，2.由于靶上加有45伏電壓，對(duì)PIN二極管來(lái)說(shuō)是反向偏置，光電導(dǎo)管的暗電流就是通過(guò)這個(gè)反偏二極管的反向電流。它的數(shù)值非常低，只有0.51.5nA。由于暗電流小，所以PbO管的信號(hào)雜波比（S/N）高，黑色電平勻穩(wěn)定，無(wú)黑斑效

29、應(yīng)。對(duì)彩色電視圖象的底色調(diào)整十分有利，很適于在彩色攝象機(jī)中。二、低照度下的惰性與背景光的加入盡管氧化鉛管靶中I層較厚，相對(duì)于視象而言，電容惰性較小，但是由于I層的電阻率高，介電系數(shù)大，其電容惰性仍較嚴(yán)重。在低照度下，靶內(nèi)側(cè)面形成的電位起伏較低，幾乎與攝象管極電位接近，故靶內(nèi)側(cè)電位對(duì)著靶的電子束具有一定的排斥力。加上氧化鉛管也采用了慢電子束掃描，電子束到在靶面時(shí)的速度已接近零，因此多數(shù)電子不能上靶，只有少數(shù)能量較高的電子能夠上靶。這樣，一次掃描不能把靶面上的電位抹平，需要多次掃描才行，從而造成余象。為了克服照度下的惰性，常用的方法是加入背景光，即向靶面投射一層均勻的光，人為的提高靶面電位，使電子

30、束容易上靶，從而使余象得以消失。加入均勻的背景光，相當(dāng)于增加了輸出圖象信號(hào)中的直流分量，這很容易從圖象信號(hào)中去掉。新型的氧化鉛管中就帶有加入背景光的裝置，圖4.36示出兩種帶有加入背景光裝置的氧化鉛管的結(jié)構(gòu)。三、高照度下的惰性與抗彗尾電子槍對(duì)應(yīng)于高亮度的物體，氧化鉛管的電容性則以另外一種表現(xiàn)出來(lái)。在高照度下，靶面內(nèi)側(cè)出現(xiàn)很高的電位。由于掃描電子束不足，一次掃描不能抹平這些高電位，結(jié)果，在每次掃描后都有一部分高電位殘存下來(lái)，從而造成余象。另外，在靶面內(nèi)側(cè)，這些高亮度象素點(diǎn)的電位很高，將吸引周圍的電子，其作用相當(dāng)于高電位向外擴(kuò)散。所以，從靜止物體的圖象來(lái)看，就會(huì)出現(xiàn)高度面積向外擴(kuò)展、滲透的所謂“開

31、花現(xiàn)象”，如圖4.37所示。若為運(yùn)動(dòng)物體，則在高亮度部分的后面出現(xiàn)一條擴(kuò)展的彩色拖尾，稱為彗星尾。采用抗彗尾電子槍ACT（Anti Comet Tail）和自動(dòng)電子束最佳（ABC）電路可以克服上述現(xiàn)象。前者是采用特殊結(jié)構(gòu)的電子槍，能在掃描逆程期發(fā)射出很強(qiáng)的電子束，從而能把經(jīng)正程掃描后在靶面上殘存的電位全部抹平；后者則是利用攝象管外的電子束控制電路，根據(jù)入射光通量來(lái)控制攝象管的柵極，將電子束的電流控制在適當(dāng)?shù)臄?shù)值范圍內(nèi)，保證一次掃描能將靶面內(nèi)側(cè)的電位全部抹平。綜上所述，氧化鉛攝象管由于采用了高效率的光電材料，設(shè)計(jì)了新型的靶面結(jié)構(gòu)，并且把高、低照度下的惰性減少到一個(gè)允許的程度，從而使它成為一種性能

32、比較理想的攝象管，因此在彩色電視中獲得了廣泛的應(yīng)用。四、氧化鉛管的主要性能1.靈敏度由于在PbO管的I層內(nèi)部形成高達(dá)3106V/m的高電場(chǎng)，入射光激的載流子幾乎全部參與導(dǎo)電，使光電轉(zhuǎn)換效率得到充分發(fā)揮，光電靈敏度可達(dá)400uA/1m,。1英寸靶面的攝象管輸出0.3uA信號(hào)電流時(shí)靶面照度只需4LX。2.光電轉(zhuǎn)換特性當(dāng)靶壓為定值時(shí)，輸出電流與靶面照度的關(guān)系曲線稱為攝象管的光電轉(zhuǎn)換特性。通常用表示。PbO管的值為0.850.95，近似為1。所以其光電轉(zhuǎn)換特性為一條45的直線，如圖4.38所示。由于這一特性，因而使得在彩色攝象機(jī)易于滿足不同電平的彩色平衡。3.光譜特性攝象管的光譜特性表示輸出信號(hào)電流與

33、入射光波長(zhǎng)之間的函數(shù)關(guān)系，而光譜特性決于靶材料和結(jié)構(gòu)。不同波長(zhǎng)光的光電轉(zhuǎn)換特性是不一樣的，光電轉(zhuǎn)換失去效應(yīng)的波長(zhǎng)稱為截止波長(zhǎng)，而hC/Eg 上式中，h為普朗克常數(shù)，C為光速，Eg為光電材料的禁帶寬度。因PbO的Eg2.0電子伏特，故620nm。顯然，對(duì)紅色管來(lái)說(shuō)是不夠的（應(yīng)為700nm）。為此在I層內(nèi)摻入禁帶寬度僅為0.4電子伏特的PbS使紅管的截止波長(zhǎng)得以擴(kuò)展，這種攝象稱紅色增強(qiáng)管，如攝象管XQ1025R。波長(zhǎng)較短的藍(lán)光，因受靶中N層的吸收，進(jìn)入I層時(shí)已較弱。為了不致過(guò)多的影響靈敏度，藍(lán)管的N層應(yīng)做得較薄。彩色攝色機(jī)對(duì)紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三種管子的光譜特性有不同的要求，所以PbO管的

34、R、G（L）、B管是專用的，在管腳都有注明，使用時(shí)應(yīng)予注意。圖4.39中示出紅、綠、藍(lán)三種PbO管的光譜特性。4.分解力攝象管對(duì)景物細(xì)節(jié)的光電轉(zhuǎn)換能力稱為管子的分解力。它不僅與光電靶的材料、結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與掃描電子束的聚焦有關(guān)。通常用調(diào)整特性來(lái)表示電視攝象管的分解力。如果被攝圖象為黑白線條，且每對(duì)線條的亮度變化幅度都一樣，則管子輸出信號(hào)幅度變化的相對(duì)值（或稱調(diào)制深度）與線條對(duì)數(shù)（也就是黑條與白條數(shù)，或稱線數(shù)）的關(guān)系曲線即為調(diào)制特性。調(diào)制特性也可以表示為調(diào)制深度與頻率的關(guān)系曲線（625行掃描標(biāo)準(zhǔn)中，5MHz對(duì)應(yīng)為400線）。圖4.310為一組1英寸氧化鉛管的調(diào)制特性曲線。圖中曲線表明，隨著頻率或

35、線數(shù)的增加，調(diào)制深度將降低。還可以看出，藍(lán)管的調(diào)制大于綠管，紅管為最低。因?yàn)?，光電層?duì)短波長(zhǎng)的光吸收得快，這樣波長(zhǎng)最長(zhǎng)的紅光因吸收得最差，便擴(kuò)散得厲害，散射造成了分解力的降低。4.3.3 固定攝象器件攝象器件應(yīng)同時(shí)具有光電轉(zhuǎn)換和掃描兩種功能，能將空間光學(xué)信息變換成電信號(hào)。利用某種光電效應(yīng)使之產(chǎn)生與光輸入相對(duì)應(yīng)的電荷，這些電荷暫時(shí)貯存在構(gòu)成象素的微小電容內(nèi)，然后進(jìn)行掃描讀出。在真空攝象器件中，在象素電容中貯存的信號(hào)電荷用固體掃描方式讀出。固體掃描有三種方式，它們的代表性器件如表41所示。下面對(duì)XY尋址方式和信號(hào)轉(zhuǎn)移方式的固體攝象器件分別加以介紹。電荷耦合器件（Chrage Coupled Dev

36、ice）簡(jiǎn)稱CCD，它是采用信號(hào)轉(zhuǎn)移方式，本節(jié)以CCD器件作為重點(diǎn)加以介紹。表41 幾種不同掃描方式及典型器件掃 描 方 式典 型 器 件XY 尋 址 方 式用移位寄存器順次開關(guān)MOS型金屬氧化物半導(dǎo)體CID型電荷注入器件信號(hào)轉(zhuǎn)移方式（具有自掃描功能）FTCCD型幀轉(zhuǎn)移電荷耦合IFCCD型 BBD型行間轉(zhuǎn)移電荷耦合疊成器件誘發(fā)轉(zhuǎn)移方式CPD型電荷誘發(fā)器件一、采用XY尋址方式的MOS型固體攝象器件圖4.311是采用了XY尋址方式的MOS型固體攝象器的原理圖。其光電轉(zhuǎn)換利用PN結(jié)光電效應(yīng)。當(dāng)光入射某個(gè)象素所對(duì)應(yīng)的光敏二極管（例如D22）上，就在與其并聯(lián)的微小電容（C22）上存貯電荷而形成信號(hào)電壓。

37、它的信號(hào)讀取是采用XY尋址方式的。圖4.311所示器件具有3（V）4（H）12個(gè)象素，各MOS晶體管Qh1Qh4、Q11Q34在水平和垂直掃描電路的脈沖驅(qū)動(dòng)下起著開關(guān)作用。假設(shè)Qh2和Q22導(dǎo)通，由于光射敏二極管D22而在電容C22上形成的信號(hào)電壓，就與外電路負(fù)載RL和電源E接通，從而在負(fù)載RL上形成信號(hào)電流，即得到視頻圖象信號(hào)的輸出。二、CCD固體攝象器件1.CCD的基本結(jié)構(gòu)與信息存貯電荷耦合器件和半鏈器件（Bucket Brigade Devece簡(jiǎn)稱BBD）同屬于電荷傳輸器件（CID）它們的工作機(jī)理相同。都是在金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）技術(shù)上，通過(guò)存儲(chǔ)和控制電荷運(yùn)動(dòng)而起作用的一種新型半導(dǎo)

38、體器件，其基本結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體材料（如硅），氧化物（如SiO2）金屬電極三層，圖4.312示出CCD一個(gè)電極的基本結(jié)構(gòu)。假定采用的襯底是P型硅，也就時(shí)說(shuō)，多數(shù)載流子是空穴，少數(shù)載流子是電子。當(dāng)正偏壓加到金屬電極上時(shí)，空穴被推離半導(dǎo)體表面，形成多數(shù)載流子耗盡區(qū)。而在P型硅和SiO2界面上電子濃度增加，形成電子勢(shì)阱，所加正偏壓越大，推離空穴的作用就更加強(qiáng)烈，電子勢(shì)阱越深。2.電荷轉(zhuǎn)移原理圖4.313中加在電極A上的電壓產(chǎn)生一個(gè)表面電位，它可以改變半導(dǎo)體表面的類型。當(dāng)在電極B上加一更大的電壓時(shí)，則在電極B的下部就產(chǎn)生更深的位阱。于是，少數(shù)載流子就從A流到B，從而完成了電荷的轉(zhuǎn)移。利用CCD的電荷轉(zhuǎn)移原

39、理可以做成移位寄存器?，F(xiàn)以三相CCD器件為例，圖4.314（a）為三相二位CCD器件簡(jiǎn)圖，仍用P型Si作襯底。六個(gè)電極排成一行，并分別接到V1、V2、V3三個(gè)時(shí)鐘電壓（如圖4.314（b）所示）上。在t=t1為高電位，V2、V3均為低電位，加有V1電壓的A和D兩個(gè)電極下的勢(shì)阱較深，少數(shù)載流子（電子）聚積在電極A和D下面的勢(shì)阱中。在t2t3期間，V1電位下降，V2為高電位，V3為低電位，電子A和D的勢(shì)阱變淺，電極B和E下面的勢(shì)阱變深，少數(shù)載流子向勢(shì)阱B和E移動(dòng)。當(dāng)t=t3，V2為高電位，V1和V3為低電位，電荷轉(zhuǎn)移結(jié)束，A和D勢(shì)阱中少數(shù)載流子全部轉(zhuǎn)移到B和E勢(shì)阱中。周期性重復(fù)上述過(guò)程，就可以使A

40、、B、C、D勢(shì)阱的電荷包（少數(shù)載流子）轉(zhuǎn)移到最后一個(gè)勢(shì)阱F中，并通過(guò)CCD的輸出結(jié)構(gòu)（圖4.314（a）中末畫出來(lái)），輸送到外部電路。3.光電轉(zhuǎn)換原理圖4.314所示器件用圖4.315的一組時(shí)鐘來(lái)驅(qū)動(dòng)，就可作為攝象器使用。在Tint時(shí)間范圍內(nèi)，V1處于高電平，而V2和V3處于低電平，兩個(gè)V1電極下產(chǎn)生了勢(shì)阱。設(shè)想有一個(gè)幅圖象照在器件上，在D電極附近是強(qiáng)光，而在A電極附近是弱光，只要落到器件上的光子下的勢(shì)阱中。因?yàn)镈電極附近的入射光較強(qiáng)，所以D電極下的勢(shì)阱的收集的電子較多。在Tscan期間，電荷包被傳輸?shù)捷敵龆?，給出圖4.315中的輸出信號(hào)，其大小與入射到器件相應(yīng)位置上的光強(qiáng)度成正比。這就完成了

41、光電轉(zhuǎn)換。入射光的加入方式有三種：在每個(gè)單元的中心電極下開很小的孔，入射光直接照在硅片下部。硅襯底作得很薄，使光從背面入射。從正面入射，經(jīng)過(guò)不透明電極之間的間隙進(jìn)入器件，或采用多晶體透明電極，使光直接入射。攝象器件為分線陣攝象器件（如圖4.314所示）和面陣攝象器件，后者是由若干行線陣CCD排列在一起組成。對(duì)于面陣攝器件如何讀出圖象信息呢？4.信息讀出方式面陣CCD器件常采用幀轉(zhuǎn)移（FT）和行間轉(zhuǎn)移（LLT）兩種方式來(lái)讀出圖象信息，如圖4.316所用。圖（a）幀轉(zhuǎn)移方式，其詳細(xì)電路結(jié)構(gòu)如圖4.317所示。這種器件由象素?cái)?shù)量相同的受光部（攝象區(qū)）和存貯以及水平移位寄存器和輸出電路組成。在某一場(chǎng)周

42、期內(nèi)，對(duì)應(yīng)光的輸入在受光部所產(chǎn)生的信號(hào)電荷，用附加在三相電極上的交迭脈沖在場(chǎng)消隱期間內(nèi)一一對(duì)應(yīng)地平移到存貯部。在下一場(chǎng)正程期間，受光部又對(duì)下一場(chǎng)的光照產(chǎn)生的電荷進(jìn)行積累。存貯部結(jié)構(gòu)與受光部相同，它存貯上一場(chǎng)的圖象信號(hào)，并在行消隱期間內(nèi)，在其三相電極上，加上一個(gè)周期性的三相交迭行步進(jìn)脈沖，使存貯區(qū)的信號(hào)每經(jīng)過(guò)一行的時(shí)間，便向水平移位寄存器平移一行。水平移位寄存器也是三相操作，在行正程期間，它的三相電極上附加水平傳送交迭脈沖，使一行的圖象信號(hào)通過(guò)輸出電路順次輸出。該方式的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)受光部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，故靈敏度較高，并容易防止暈斑現(xiàn)象（Blooming），時(shí)鐘電路也簡(jiǎn)單。但是，由于受光部和存貯部面積

43、相同，故器件表面尺寸較大。圖4.316（b）為行轉(zhuǎn)移方式CCD，這種方式的光敏單元彼此分開，有可能取得較高的空間頻率響應(yīng)。各個(gè)光敏單元的信號(hào)電荷，通過(guò)轉(zhuǎn)移到不照光的垂直方向的轉(zhuǎn)移位寄存器中。在行消隱期間，每個(gè)垂直轉(zhuǎn)移寄存器順次向水平移位寄存器轉(zhuǎn)移一個(gè)光敏單元的電信號(hào)，在行掃描正程期間，水平移位寄存器將順序輸出一行的圖象信號(hào)。返回目錄4.4 電視圖象信號(hào)的處理在4.2.1節(jié)中曾介紹了三管式彩色攝象機(jī)的電路結(jié)構(gòu)方框圖，從攝象機(jī)取出的微弱信號(hào)電流，在進(jìn)入編碼器前，必須經(jīng)過(guò)一系列的放大、補(bǔ)償?shù)忍幚?。它們主要包括輸入放大、增益、調(diào)整電纜校正、黑斑校正、彩色校正、輪廓校正、黑電平控制和雜散光補(bǔ)償、g 校正

44、、消隱混合等各級(jí)電路，上述電路統(tǒng)稱為視頻處理電路。圖4.41以G信道為例，示出彩色攝象機(jī)一個(gè)信道的組成情況，其中輪廓校正和彩色校正是供R、G、B三個(gè)信道共用的，其余電路每個(gè)信道都是獨(dú)立的。過(guò)去除預(yù)放器裝在攝象機(jī)機(jī)頭以內(nèi)外，其余部分都裝在控制框內(nèi)，由于集成電路的發(fā)展，現(xiàn)在全部視頻處理電路都可安裝在攝象機(jī)機(jī)頭內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了一體化。這不僅縮小了體積，而且電路結(jié)構(gòu)也復(fù)雜多變，有利于提高攝象機(jī)的性能指標(biāo)和操作功能。4.4.1 預(yù)放器一、預(yù)放器的基本要求預(yù)放器是整個(gè)視頻處理電路的第一級(jí)放大器，也稱前置放大器。它設(shè)置在攝象管輸出信號(hào)電極附近，把從攝象管輸出的極微弱的信號(hào)電流進(jìn)行放大，供后級(jí)的視頻處理使用。對(duì)于預(yù)

45、放器的基本要求有下列三點(diǎn)：1、高增益。對(duì)1英寸光電導(dǎo)攝象管來(lái)說(shuō)，正常輸出信號(hào)電流約0.2m A，若在預(yù)放器輸出端的75W 負(fù)載上輸出0.5V信號(hào)電壓，則要求預(yù)放器必須具有90dB的電流增益。2、寬頻帶。為了保證圖象信號(hào)有足夠的清晰度與較小的低頻失真，其頻帶寬度要求不窄于78MHz，對(duì)于50Hz方波，其平頂?shù)鋺?yīng)小于2。3、良好的信雜比。若使電視機(jī)屏幕上基本上感覺(jué)不到雜波干擾，則要求信雜比不低于45dB，最低限度不能小于40dB。二、預(yù)放器的輸入電路和頻率特性預(yù)放器的輸入等效電路如圖4.42（a）所示，其中Ri由輸入電阻與攝象管直流負(fù)載電阻并聯(lián)而成，Ci包括攝象管的輸出電容，引線分布電容和預(yù)放器

46、的輸入電容等。輸入電路的輸入阻抗為：（4.4-1）其模值（4.4-2）由上可知，輸入阻抗是隨頻率的升高而下降的，當(dāng)頻率很低時(shí)，輸入阻抗。輸入電路的頻率特性可用來(lái)表示，即（4.4-3）根據(jù)上述特性，用圖4.4-2（b）來(lái)表示，它具有高頻端下降的形狀。設(shè)攝象管輸出的信號(hào)電流為，則預(yù)放器輸入信號(hào)電壓為（4.4-4）其特性也是隨頻率升高而下降的。為了使預(yù)放器輸出信號(hào)電壓的總頻率特性是平坦的，即預(yù)放器的頻率特性輸入電路的頻率特性的乘積在信號(hào)頻率范圍內(nèi)為一常數(shù)，則（4.4-5）上式表明，預(yù)放器的頻率特性應(yīng)隨信號(hào)頻率的增長(zhǎng)而提升，如圖4.4-2（c）所示。其輸出總頻率特性如圖（d）所示。因此，預(yù)放器是一種高

47、頻補(bǔ)償放大器，或者稱為反雜波校正放大器。三、預(yù)放器的信雜比攝象機(jī)輸出信號(hào)的信雜比必須大于40dB時(shí)，才能在電視機(jī)熒光屏上獲得比較滿意的圖象質(zhì)量。近來(lái)，廣播用彩色攝象機(jī)的信雜比已普遍大于50dB，故圖像質(zhì)量就很理想了。攝象機(jī)的信雜比主要取決于預(yù)放器，因此，預(yù)放器的信雜比是一個(gè)很重要的問(wèn)題。預(yù)放器的信號(hào)噪聲來(lái)源大致有三個(gè)方面：一是攝象管本身產(chǎn)生的噪聲電流，在理想情況下其信雜比可達(dá)54dB以上，故對(duì)預(yù)放器總的信雜比影響不顯著。二是輸入電路中等效輸入電阻所引起的起伏雜波，其大小為（4.4-6）上式中，k為波爾茲曼常數(shù)，等于1.381023焦耳/開氏度；T為室溫（K）；為預(yù)放器低頻增益，D 為帶寬，三是

48、預(yù)放器第一級(jí)放大器所產(chǎn)生的雜波，也是對(duì)整個(gè)預(yù)放器信雜比起決定性作用的部分。由于場(chǎng)效應(yīng)管具有高輸入阻抗，低雜波以及高跨導(dǎo)等優(yōu)點(diǎn)，故目前多被采用于第一級(jí)放大。也可以把場(chǎng)效應(yīng)管的雜波以雜波電阻的形式等效到它的輸入端，于是等效雜波電壓為其中（為場(chǎng)效應(yīng)管的跨導(dǎo)）。通過(guò)對(duì)放大器的計(jì)算，預(yù)放器輸出端的信雜比（4.4-7）由上式可知，為了提高預(yù)放器的信雜比，必須： 盡可能減少?？蛇x用輸入電容小的場(chǎng)效應(yīng)管以及靶電極輸出電容小的攝象管，并且在考慮攝象機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量使靶電極引出線的分布電容為最小。選用大的場(chǎng)效應(yīng)管。 應(yīng)加大，通常，攝象管的直流負(fù)載電阻選用較大，但太大會(huì)引起對(duì)外界干擾的敏感性，故常選用1MW 左右，并

49、應(yīng)選擇低噪聲的金屬膜電阻。另外，為了使預(yù)放器的頻率特性少受輸入電阻的影響，采用深度負(fù)反饋將預(yù)放器的交流輸入電阻降低。在保證信號(hào)所要求的頻率寬度前提下，預(yù)放器的頻帶D 不宜調(diào)得太寬。4.4.2 黑斑校正 黑斑效應(yīng)（Shading）是指由于電視圖象的底色不均勻性，引起整個(gè)圖象中出現(xiàn)大面積暗斑或色斑的現(xiàn)象。產(chǎn)生黑斑效應(yīng)的原因是：分色棱鏡（或二向分色棱鏡）的色漸變效應(yīng)；攝象管鏡頭的亮度不均勻性； 攝象管靶面靈敏度及暗電流的不均勻性，或投射背景光的不均勻；掃描的非線性以及聚焦和電子束垂直上靶的不均勻性等等。為了消除黑斑效應(yīng)的影響，除了盡量消除上述種種產(chǎn)生黑斑的因素外，還必須在電路中采取補(bǔ)償校正措施。不過(guò)

50、，還有些隨機(jī)性的黑斑是無(wú)法通過(guò)電路來(lái)校正的，那只能設(shè)法消除其根源了。黑斑有兩種類型，一種是圖象信號(hào)本身沒(méi)有畸變，只是迭加一些不均勻的附加信號(hào)，如不均勻的背景光照射引起的陰影等；另一種是攝象管輸出的圖象信號(hào)本身受到一種附加信號(hào)的調(diào)制，如攝象管靶面靈敏度的不均勻性引起的信號(hào)不均勻。對(duì)前一種黑斑的校正稱為靜態(tài)校正（或稱加法補(bǔ)償），只要在電路中產(chǎn)生一個(gè)與附加信號(hào)波形相反的校正信號(hào)即可，如圖4.4-3（b）所示。對(duì)后一種黑斑的校正，稱為動(dòng)態(tài)校正（或稱乘法補(bǔ)償），也是在電路中產(chǎn)生一種與附加信號(hào)波形相反的校正信號(hào)，所不同的是用該校正信號(hào)對(duì)圖象進(jìn)行再調(diào)制，如圖4.4-3（c）所示。所用校正信號(hào)常有兩種，即行、

51、場(chǎng)消隱脈沖信號(hào)積分而得到的行頻與場(chǎng)頻的鋸齒波信號(hào)，以及再一次積分而得到的行頻和場(chǎng)頻拋物信號(hào)，每一種校正信號(hào)的幅度和極性都能任意調(diào)節(jié)，并組合在一起，形成視頻的全校正信號(hào)，圖4.4-4示出了產(chǎn)生黑斑補(bǔ)償信號(hào)的方框圖。調(diào)節(jié)該圖中四個(gè)電位器W1、W2、W3和W4就可得到現(xiàn)場(chǎng)所需補(bǔ)償信號(hào)的類型（鋸齒或拋物或二種都要）、極性和幅度。圖中混入消隱信號(hào)的目的，是為了避免黑斑補(bǔ)償信號(hào)對(duì)正常消隱電平的影響，保證經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)膱D象信號(hào)中，消隱電平平整。4.4.3 輪廓校正（增強(qiáng)）1.5.3節(jié)曾指出，孔闌效應(yīng)使得圖象清晰度和細(xì)節(jié)對(duì)比度下降。為此，必須對(duì)圖象信號(hào)進(jìn)行處理，從而提高圖象清晰度，這種處理稱為輪廓校正或孔闌校正。

52、近年來(lái)，由于圖象處理技術(shù)的發(fā)展，提出了圖象增強(qiáng)的概念，就是使圖象中的輪廓和細(xì)節(jié)的分界線得到加強(qiáng)，從而加強(qiáng)圖象的清晰感，把即使原來(lái)就不清晰的圖象處理得更清晰，這時(shí)已不再是“校正”，而是人為的“增強(qiáng)”了，這種技術(shù)稱為輪廓增強(qiáng)。它與輪廓校正的目的與方法是一致的?？钻@效應(yīng)的特點(diǎn)是對(duì)信號(hào)頻譜的影響反映為高頻頻福特性衰減，而相頻特性不變。所以，無(wú)論是輪廓校正或增強(qiáng)，其實(shí)質(zhì)都是提升幅頻特性的高頻端，而不改變其相頻特性。方法是首先取出圖象信號(hào)中與有亮度突變的圖象輪廓邊緣相對(duì)應(yīng)的部分，經(jīng)加工處理后再加到信號(hào)中去，以補(bǔ)償該部分因孔闌效應(yīng)而造成的邊緣模糊，提高圖象的清晰度。輪廓校正通常由水平輪廓校正和垂直輪廓校正兩

53、部分組成。這里只介紹水平輪廓校正（增強(qiáng)）的方法。關(guān)于垂直輪廓校正的基本思想與水平輪廓校正是一致的。圖4.4-5示出了水平輪廓校正的電路方框圖與波形圖，圖m 1（t）是一個(gè)水平孔闌畸變的圖象信號(hào)，前后沿較差。m 1（t）通過(guò)低通濾波器后變成為失去更多高頻分量的m 2（t），因此前后沿更壞，使m 1（t）減去m 2（t），便得到一個(gè)行輪廓信號(hào)m 0，把m 0加到m 1（t）中去就得到水平輪廓鮮明的圖像信號(hào)。為了使輪廓信號(hào)不發(fā)生相位畸變，因此，m 1在與m 2相減前先經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)線以均衡低通濾波器所延遲的時(shí)間。由于混在校正信號(hào)m 0的雜波可以切除，故因校正而引入的雜波很小。4.4.4 彩色校正 2.4.2節(jié)曾指出，為了正確重視被攝景物的彩色，攝象機(jī)的光譜響應(yīng)特性應(yīng)與接收端顯象三基色的混色曲線相一致。圖2.4-3表明，顯象管的三條混色曲線中，每條曲線除了各自具有的正主瓣外，還有正次瓣、負(fù)次瓣。攝象端的攝象特性都只能提供出近似的主瓣響應(yīng)（主要靠分色棱鏡），提供正次瓣響應(yīng)是困難的，提供負(fù)次瓣響應(yīng)更不可能，因此，不采取補(bǔ)償措施，重現(xiàn)的顏色必然會(huì)產(chǎn)生失真。解決這個(gè)問(wèn)題的方法稱為彩色校正，通常有兩種方法：其一是修正法，或稱縮窄主瓣法，其二是線性矩陣法。一、修正法對(duì)比公式（2.2-20）和（2.4-22），假如攝象機(jī)的光譜響應(yīng)曲線與顯象管混色曲線相同，則R0Re，G0Ge，B0=Be。由于實(shí)