•荫罩式彩色显像管
品字形排列
三枪三束显像管RGB点阵
一字形排列
单枪三束自会聚显像管RGB 点阵（参见6.4.5节）
• 新型显示器：平板显示器(FPD-Flat Panel Display) 参见6.9节 液晶显示器：LCD
(Liquid Crystal Display)
信号电压 扫 描 电 压
矩阵驱动电极
寄 存 器
光
敏
成
像 区
感光单
元
三相CCD电荷转移（参见5.2.3节）
2. 显像
（1）空间混色方式 • 阴极射线管（ Cathode Ray Tube — CRT)工作原理
由电子枪阴极发出电子束， 在偏转磁场作用下，按照与 摄像管相同的扫描规律，在 高压阳极的吸引下轰击荧光 屏。电视信号加到显像管的 栅极，控制电子束的能量， 从而控制荧光粉的发光亮度， 使荧光屏正确重现发端图像。
• 通过空间采样和时间采样，每一个平面活动基色图像都可以表示成 空间坐标m、n和时间k 的三维离散函数:
fR( m, n, k ); fG( m, n, k ) ; fB( m, n, k ) 对于黑白电视，平面活动亮度图像可表示为： fL( m, n, k ) • 通过电视图像离散化压缩了需要传送的信息量，但是如何传送三维 活动电视图像？
b. 只有场扫描时
c. 帧正程扫描
d. 帧逆程扫描
逐行扫描动画
e. 消去行帧逆程后的扫描光栅
• 行扫描基本参数
行正程扫描时间: T H t ，行逆程扫描时间: T H r
行扫描周期：THTHt THr ，行扫描频率：fH 1/TH • 帧扫描基本参数
帧正程扫描时间:T F t ，帧逆程扫描时间: T F r
•LCOS硅基板液晶 (Liquid Crystal On Silicon) 光源信息源分离
PBS-极化分光镜：反射 S偏振光，投射P偏振光
•DLP数字光处理器 (Digital Light Processing) 光源信息源分离 像素单独控制
DMD Digital Micromirror Device 数字微镜器件
根据显示的数据信息控制微 镜在一帧内开关的时间间隔
TIR棱镜—全反射棱镜 （高速旋转）
§2.2 电视扫描原理
2.2.1 逐行扫描
以CRT显像管为例，通过行（水平）扫描和帧（垂直）扫 描共同形成矩形扫描光栅：
逐行扫描电流波形： （a）行扫描锯齿波电流 （b）帧扫描锯齿波电流
逐行扫描光栅
a. 只有行扫描时
顺序传送示意图
传输通道 开关同步
对比: 同时传送示意图
3.扫描 将光图像转换成顺序传送的电信号的过程及其逆过程称为扫描。
fL( m, n, k )
三维图像信号
扫描
f(t)
一维电视信号
扫描
行扫描————正程：从左到右水平扫描 逆程：快速从右端返回左端
场扫描———正程：从上到下垂直扫描 逆程：快速从下端返回上端
电视传像基本原理
➢根据人眼对细节分辨力有限的视觉特性，可以把一幅平面图像通过空 间采样离散化成许多小单元，这些细小单元具有单一的亮度和色度， 称为像素（pixel）。像素越小，单位面积上的像素数目越多，图像就 越清晰。
➢根据人眼的视觉惰性可以通过时间采样把连续的景物分解成一幅幅时 间不连续的画面，只要画面的显示频率高于临界闪烁频率，就可以获得 连续活动图像的感觉。
在时间上每帧图像周期重复上述扫描
2.1.2 光-电/电-光转换原理
彩色电视传送示意图 • 发端 ：通过摄像机实现光（三维图像）——电（一维信号）转换 • 收端 ：通过显像管或显示屏实现电（一维信号） ——光（三维图像）转换 1.摄像 • CCD摄像机，CCD（ Charge Couple Device ）：电荷耦合器件
亮
暗
状
状
态
态
Vth V Vs
扭曲向列型LCD原理
冷 阴 极 荧 光 灯
薄膜晶体管（TFT）
基片 红绿蓝滤色膜 液晶阀 衬底
等离子体显示屏 PDP (Plasma Display Panel) 惰性气体辉光放电 红绿蓝荧光粉
表面放电式ACPDP单元 维持电极（脉数调制）
表面放电式彩色ACPDP结构
2. 同时投影混色方式：参见 6.10节 • CRT背投 光源信息源合一
MOS（Metal Oxide Semiconductor） ：金属氧化物半导体 • CMOS摄像机，CMOS ( Complementary Metal Oxide Semiconductor):互补
金属氧化物半导体
图像信 号
帧转移CCD摄像机
读出移位寄存器（遮光）
（转
存 贮 转 移 区
遮移 光移 ）位
像素(按400个正弦波周期计算)，采用逐行扫描方式，要求电视信号带宽 为： f 5 0 6 0 0 4 0 0 1 2 M H z 对电子线路系统和频率资源都提出很高的要求。 • 希望使电视信号带宽减半。一种方法是帧频减半，会引起电视画面的大面 积闪烁；另一种方法是每帧扫描行数减半，会引起垂直分解力降低，图像 清晰度下降。这两种方法都不可取。 • 根据人眼的视觉特性，一帧图像分两场扫描，一场扫描奇数行，另一场扫 描偶数行，两场合为一帧，即采用隔行扫描方式。此时： 活动图像25帧/秒=50场/秒 > 临界闪烁频率=48Hz 每场扫描行数：312.5行，每帧扫描行数：625行, 理论垂直分解力不变。 由于帧频减半，电视信号带宽减半：Δf = 6MHz 即在不引起大面积闪烁同时垂直分解力基本不变的情况下，比逐行扫描 方式节省一半信号带宽。
帧扫描周期：TF TFt TFr ，帧扫描频率：fF 1/TF • 正程扫描时间占整个扫描周期的大部分：
行扫描逆程系数：THr /TH，一般18％
帧扫描逆程系数： TFr /TF，一般8％
• 每帧的光பைடு நூலகம்互相重叠，设每帧扫描行数为Z，则：
fH Z fF
2.2.2 隔行扫描
1.隔行扫描的提出 • 我国标准为625行/帧（按帧正程600行计算），帧频50Hz，每行有800个
2. 图像的顺序传送
• 若把不同位置上的像素同时转变成相应的电信号，分别用相应信道同时 并行传送出去，至少需要40万个信道 ， 不经济，也不可能。 • 利用人眼的视觉惰性，采用顺序传送方法，将各个像素的光信号按一定 的顺序变成电信号在一个信道内传输，接收端再按同样的顺序将电信号 变成光信号，只要速度足够快，人眼感觉图像就是完整和连续的。