電視原理與現(xiàn)代電視系統(tǒng)課件

主講：曹文電視原理與現(xiàn)代電視系統(tǒng)緒論

一、電視技術(shù)是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一

二、電視技術(shù)的發(fā)展歷程

三、我國電視事業(yè)的發(fā)展四、應(yīng)用電視系統(tǒng)五、學(xué)習(xí)中的注意事項(xiàng)一、電視技術(shù)是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一

1．電視是人類進(jìn)行信息傳播變革中影響最大的研究成果

電視是大眾傳媒的主要載體，它聲像并茂、色彩兼?zhèn)?，遠(yuǎn)距離傳送，不受文化、年齡的限制，面向社會(huì)，深入家庭，成為最具活力的大眾傳播工具。它兼容了電影、戲劇、雕塑、音樂、繪畫、建筑、舞蹈、文學(xué)等各類空間藝術(shù)形式和時(shí)間藝術(shù)之所長，通過電子編輯手段進(jìn)行再加工、再創(chuàng)造，具有靈活性和綜合性。電視已形成了獨(dú)特的“電視文化”，在某種程度上改變了人們的思想觀念和生活方式。人們通過電視，可以得到與世界、與社會(huì)的某種聯(lián)系，可以得到新的信息、新的知識(shí)，對根本不可能親歷的事件可以目睹，對終身難以涉足的異域可以一覽無余。人們在電視發(fā)展過程中，對電視文化褒獎(jiǎng)的同時(shí)，也時(shí)時(shí)抨擊它帶來的消極影響。如對電視商業(yè)化傾向的批判，對電視中大量暴力、色情節(jié)目和鏡頭的批判，對電視使人們遠(yuǎn)離書籍、報(bào)刊的批判，對電視降低人與人之間進(jìn)行交流和溝通的批判等等。電視魅力、魔力和威力，令人們愛它、恨它都沒商量。在電視時(shí)代，觀眾時(shí)刻面臨著理性與感性的考驗(yàn)：是否打開電視機(jī)；打開電視機(jī)看什么；能否果斷關(guān)上電視機(jī)。

二、電視技術(shù)的發(fā)展歷程

1．電視的誕生

19世紀(jì)末，少數(shù)先驅(qū)者設(shè)想并開始研究設(shè)計(jì)圖像的傳送技術(shù)。1873年英國科學(xué)家約瑟夫·梅發(fā)現(xiàn)硒元素的光電特性，為后來電視技術(shù)的的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。P.Nipkow

“尼普柯夫圓盤”上螺旋形排列著一些孔洞，當(dāng)這個(gè)盤子旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過每個(gè)孔洞可以瀏覽一幅圖像的一行，光線透過這個(gè)孔洞照在這幅圖像便完成了一次行掃描，硒光電池將圖像的反射光轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，下一個(gè)孔洞順序掃描緊挨著的那部分圖像，直到完整的圖像全部被掃描。1883年圣誕節(jié)（一說為1884年），德國電氣工程師尼普柯夫（P.Nipkow）用他發(fā)明的“尼普柯夫圓盤”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)。每幅畫面有24行掃描線，圖像相當(dāng)模糊。1923年，美籍俄國人茲沃爾金（V.K.Zworykin）發(fā)明靜電積貯式攝像管，后來又發(fā)明電子掃描式顯像管，這是近代電視攝像術(shù)的先驅(qū)。在1929年11月18日，Zworykin示范他的全部電子電視接收器。V.K.Zworykin1939年前后使用電視顯象管和攝像管1908年，英國肯培爾.斯文頓、俄國羅申克夫提出電子掃描原理，奠定了近代電視技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1927～1929年，貝爾德通過電話電纜首次進(jìn)行機(jī)電式電視試播，并進(jìn)行短波電視試驗(yàn)，英國廣播公司開始試驗(yàn)播發(fā)電視節(jié)目。

1936年11月2日是一個(gè)值得紀(jì)念的日子，位于英國市郊的亞歷山大宮的英國廣播公司電視臺(tái)開始正式播出。這是世界上第一座正式開播的電視臺(tái)，人們把這一天作為電視事業(yè)的開端。英國正式開播的電視在開始時(shí)仍為機(jī)電系統(tǒng)，4個(gè)月后被電子系統(tǒng)取代。1925年，英國的貝爾德（J.L.Baird），根據(jù)“尼普科夫圓盤”進(jìn)行了新的研究工作，發(fā)明機(jī)械掃描式電視攝像機(jī)和接收機(jī)。當(dāng)時(shí)畫面分辨率僅30行掃描線，掃描器每秒只能5次掃過掃描區(qū)，畫面本身僅有2英寸高、1英寸寬。1926年，貝爾德向英國報(bào)界作了一次播發(fā)和接收電視的表演，開創(chuàng)了電視技術(shù)研究的先河。1941年，美國國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)確定美國的電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為每秒30幀、每幀525行。（就每幀行數(shù)和場頻來說，現(xiàn)行電視標(biāo)準(zhǔn)主要有525行/60幀和625行/50幀兩種）同年7月1日，美國聯(lián)邦通信委員會(huì)正式批準(zhǔn)建立美國第一座電視臺(tái)全國廣播公司的紐約WNBT電視臺(tái)。RCATRK91939(美國)RCATRK121939(RCA:美國無線電公司)2．電視圖像的彩色化

電視也同電影一樣，經(jīng)歷了一個(gè)由黑白到彩色的發(fā)展過程，美國是世界上最早播出彩色電視節(jié)目的國家。1953年，美國國家電視制式委員會(huì)提出NTSC（NationalTelevisionSystemCommittee）制。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節(jié)目。日本、加拿大分別于1957、1966年采用同一制式播出。1956年，法國提出SECAM（SEquentialCouleurAvecMemoire）制。1960年，聯(lián)邦德國提出PAL（PhaseAlternationLine-by-Line）制。為便于轉(zhuǎn)播和交換節(jié)目，各國曾多次討論統(tǒng)一電視制式問題，但由于政治及經(jīng)濟(jì)等方面的原因，始終未能達(dá)成一致。于是，國際上便形成了3種彩色電視制式同時(shí)并存的局面。彩色電視機(jī)在哪國使用必須符合該國的黑白體制、彩色制式及頻道劃分，還要注意電源標(biāo)準(zhǔn)（有110伏/60赫與220伏/50赫之分），這樣才能保證接收機(jī)安全可靠地接收到良好的彩色圖像和伴音。目前世界上采用PAL制的國家最多。中國所采用的電視制式為PAL/D，國家標(biāo)準(zhǔn)為：每幀掃描625行，每秒25幀。

3．衛(wèi)星廣播電視的出現(xiàn)1962年，美國發(fā)射“電星一號(hào)”通信衛(wèi)星，進(jìn)行了橫跨大西洋的電視節(jié)目傳送實(shí)驗(yàn)，這是一顆低軌道衛(wèi)星，使用起來受到許多限制。1963年美國發(fā)射了世界第一顆同步通信衛(wèi)星“同步二號(hào)”。1964年，國際通信衛(wèi)星組織的第一顆商用通信衛(wèi)星“國際通信衛(wèi)星一號(hào)”啟用，使世界正式進(jìn)入了衛(wèi)星通信時(shí)代，國際間進(jìn)行電視節(jié)目的傳送和轉(zhuǎn)播成為現(xiàn)實(shí)。1969年7月20日阿波羅11號(hào)的整個(gè)登月過程就是通過衛(wèi)星傳送49個(gè)國家，有7.2億人同時(shí)收看到了這個(gè)節(jié)目。4．高清晰度電視(HDTV)與數(shù)字電視(DTV)電視已深入了我們的日常生活，成了我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠郑俏覀內(nèi)粘Ｓ^看的電視畫面同電影(35mm)相比還顯得很粗糙，這是因?yàn)槟壳皹?gòu)成電視畫面的像素較少的緣故。因而，人們又開發(fā)研制出了高清晰度電視（HDTV）。高清晰度電視的“高清晰度”指與現(xiàn)行電視相比，其水平和垂直兩個(gè)方向的圖象分辨率都要求提高一倍以上，使用大屏幕顯示器近距離觀看時(shí)，圖象細(xì)膩逼真，無閃爍和粗糙感，并配以數(shù)字環(huán)繞音響伴音。凡是曾欣賞過HDTV視聽效果的人們，無一例外會(huì)感嘆“這才是真正的家庭影院系統(tǒng)”！全數(shù)字高清晰度電視能實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)中傳輸高清晰度電視信號(hào)，得益于IEEE的MPEG專家組制訂的ISO/IEC13818(MPEG-2)數(shù)字壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的數(shù)字通信技術(shù)。這些技術(shù)的成功運(yùn)用，使得帶寬高達(dá)20MHz的高清晰度電視信號(hào)可以在6MHz左右的現(xiàn)行傳輸信道不失真地傳送。美國的全數(shù)字高清晰度電視已達(dá)到實(shí)用化，2006年后，美國將停止播送模擬電視節(jié)目。1998年9月8日至12日的5天時(shí)間里，中央電視臺(tái)利用我國研制成功第一套數(shù)字高清晰度電視系統(tǒng)試驗(yàn)發(fā)射了數(shù)字高清晰度電視節(jié)目，成為繼美國、歐洲和日本之后世界上第四個(gè)擁有數(shù)字高清晰度電視地面廣播傳輸系統(tǒng)的國家。1999年1月7日至10日，在美國拉斯維加斯舉行的消費(fèi)電子展覽會(huì)（CES）上，康佳集團(tuán)展示了第一代全數(shù)字高清晰度電視機(jī)（HDTV）T3298，T3298是由康佳集團(tuán)深圳總部和美國硅谷康佳開發(fā)中心利用國際領(lǐng)先技術(shù)開發(fā)出來的全數(shù)字電視接收機(jī)。國慶50周年慶典上，我國在北京試播了高清晰度數(shù)字電視，試驗(yàn)播出所用發(fā)送設(shè)備由歐美進(jìn)口，這次試播的接收設(shè)備是我國數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟試制的第二代高清晰度電視，并在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上實(shí)現(xiàn)了ATSC和DVB（美、歐兩大陣容）標(biāo)準(zhǔn)兼容。數(shù)字電視(DTV)包括普及型數(shù)字電視(DPTV，352×288i，約300電視線)、標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視(SDTV，704×576i或720×480i，約500電視線，相當(dāng)于DVD標(biāo)準(zhǔn))和高清晰度數(shù)字電視(HDTV，1920×1080i，約1000電視線)，均采用MPEG-2/1數(shù)字壓縮技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視的圖像和伴音的質(zhì)量都比目前模擬電視有所提高，并且其頻道利用率高，在目前模擬電視的一個(gè)頻道內(nèi)可以同時(shí)播4套（或更多）標(biāo)準(zhǔn)清晰度節(jié)目。目前我國各省級電視臺(tái)的通過衛(wèi)星傳送的電視節(jié)目均是采用MPEG-2數(shù)字壓縮的標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視(SDTV)電視節(jié)目。Interleaved隔行掃描的Progressivescanning

逐行掃描,順序掃描,步進(jìn)掃描我國已于1998年11月組成了DTVIA（中國數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟），聯(lián)合開發(fā)我國的DTV。廣電總局已起草了一個(gè)為期5年的計(jì)劃，制定了我國推廣和應(yīng)用DTV的時(shí)間計(jì)劃表和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，旨在“十五”期間首先實(shí)現(xiàn)SDTV（標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視系統(tǒng)）的衛(wèi)星廣播，通過SDTV的過渡階段完成HDTV（高清晰度數(shù)字電視系統(tǒng)）的產(chǎn)業(yè)化準(zhǔn)備，牢牢掌握國內(nèi)以及周邊巨大的DCTV（數(shù)字彩色電視）市場，抵御國外同類產(chǎn)品的打入和競爭（中國的國內(nèi)市場完全有能力支撐起一個(gè)獨(dú)立的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)）。計(jì)劃明確指出：2003年將公布我國自主制定的DTV標(biāo)準(zhǔn)和詳盡細(xì)則，并在2010年全國實(shí)現(xiàn)DTV廣播，與發(fā)達(dá)國家（美國除外）的發(fā)展是同步的。根據(jù)我國國情，中國的DTV將會(huì)走DPTV、SDTV和HDTV三者并舉、長期共存、逐步過渡的發(fā)展道路。三、我國電視事業(yè)的發(fā)展1958年5月1日，中國第一座電視臺(tái)中央電視臺(tái)（早期稱北京電視臺(tái)，1978年5月1日改稱現(xiàn)名）使用二頻道試播黑白電視，9月2日正式播出。當(dāng)時(shí)發(fā)射天線加設(shè)在廣播大廈的塔樓頂上，高度為80米。覆蓋半徑25公里。1958年7月，又研制出中國第一輛3信道電視轉(zhuǎn)播車。中央電視臺(tái)開播后不久，從蘇聯(lián)進(jìn)口了200部黑白電視機(jī)，以后天津廣播器材廠很快試制出“北京”牌電視機(jī)。繼中央電視臺(tái)開播后，一些大城市也相繼開辦黑白電視廣播。1958年10月1日上海電視臺(tái)開始試播，12月20日哈爾濱電視臺(tái)（即今天的黑龍江電視臺(tái)）開始試播。到1961年底，全國共建地方電視臺(tái)19座。1959年，無錫市建立中國第一座電視轉(zhuǎn)播臺(tái)，用差轉(zhuǎn)的方式轉(zhuǎn)播上海電視臺(tái)的節(jié)目。

1960年5月1日在北京建成了第一個(gè)彩電試驗(yàn)臺(tái)，用NTSC制進(jìn)行了試播。但后來也由于國民經(jīng)濟(jì)暫時(shí)困難而“下馬”。1969年彩電研究二度開展并決定暫用PAL制（1982年正式?jīng)Q定PAL/D制為中國彩色電視的標(biāo)準(zhǔn)制式）。1973年5月1日，中央電視臺(tái)用8頻道在北京地區(qū)試播，同年10月1日正式播出。從1977年7月25日起，中央電視臺(tái)的第一套節(jié)目全部改為彩色播出。電視廣播使用米波頻段（48.5～223兆赫）和分米波頻段（470兆赫～958兆赫，566兆赫～606兆赫不使用），其中米波12個(gè)頻道和分米波56個(gè)頻道為電視廣播專用頻道。中國的電視是先從米波段發(fā)展起來的。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局1995年統(tǒng)計(jì)公報(bào)，全國共有電視臺(tái)835座，1千瓦以上的電視發(fā)射臺(tái)和轉(zhuǎn)播臺(tái)1205座。1999年10月我國所有省級電視臺(tái)的電視節(jié)目全部上星，并基本形成了星、網(wǎng)結(jié)合的廣播電視傳輸體系，有線電視用戶8000萬。到2000年，我國擁有電視機(jī)2.5億臺(tái)，8億多固定電視觀眾，電視人口覆蓋率達(dá)到90%。1999年10月1日，中央電視臺(tái)高清晰度電視試播成功。1986年建成的中央電視臺(tái)彩電中心及90年代初建立的名列世界第三、四、五位（亞洲第一、二、三位）的上海東方明珠電視塔（高460米）、天津天塔（高415.2米）、中央廣播電視發(fā)射塔（高405米）[注：目前世界電視發(fā)射塔最高者為553.3米的加拿大多倫多電視塔，其次為533.3米的莫斯科奧斯坦丁諾電視塔]。到1997年，我國已形成年產(chǎn)彩色電視機(jī)3000萬臺(tái)的生產(chǎn)能力，出口量500萬臺(tái)。產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平已進(jìn)入國際先進(jìn)行列，平均無故障工作時(shí)間已達(dá)1.5萬小時(shí)。彩電總體國產(chǎn)化率達(dá)到80%以上，國內(nèi)市場占有率已超過90%。四、應(yīng)用電視系統(tǒng)“應(yīng)用電視”是一個(gè)專業(yè)術(shù)語，除了專業(yè)人士，一般人知道的并不多。但是提到“監(jiān)控電視”很多人都能說出個(gè)大概：“那不就是錄像嗎！”。其實(shí)這兩個(gè)詞既有相同之處又有不同，從專業(yè)技術(shù)上來說，電視分為廣播電視（BroadcastingTelevision--BTV）和應(yīng)用電視（AppliedTelevision--ATV）兩大類。我們把用于廣播的電視稱為“廣播電視”，它的主要用途是作為大眾傳播媒介，向大眾提供電視節(jié)目，豐富人們的文化生活，我們天天看的就是廣播電視。另一類電視就是“應(yīng)用電視”則是廣播電視之外的所有電視的統(tǒng)稱，也稱為非廣播電視(Non-BroadcastingTelevision--NBTV)，有時(shí)也稱為閉路電視（ClosedCircuitTelevision--CCTV）。早期主要在工業(yè)中應(yīng)用，多稱為工業(yè)電視，進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以后，大量普及地使用于商場、飯店、銀行、車站等地，用于安全防范、監(jiān)視控制的目的，并為廣大公眾所熟知，遂被稱為監(jiān)控電視，因此，約定俗成，不僅普通人