电视原理(第1章)
而在接收端,再按同样顺序将各像素的电信号 在相应的位置上转变为不同的亮度(电光转 换),形成光图像。
1.2.1电视传像的基本原理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
顺序传输制的优点是只需要一条传输通道,但 由于每个像素信息的传输时间很短(即传输速 度很快),致使在传输通道上传输信号的频率 大大提高了。 在电视技术中,顺序分解和复合图像的过程为 扫描。或将图像各像素的信息变成顺序传输电 信号(或者说将顺序传输的电信号恢复成光学 图像)的过程称为扫描。 不考虑图像内容,只有电子束扫描形成的扫描 线结构成为扫描光栅。
1.1.5 视觉惰性和闪烁感觉
临界闪烁频率与很多因素有关,诸如: 脉冲光源亮度和背景亮度(观看环境亮 度)的差值、明亮时间占空比以及明亮 面的大小和颜色等。脉冲光源亮度和背 景亮度差值越大,临界闪烁频率越高; 明亮时间的占空比越大,临界闪烁频率 越低。实践证明,对于电视系统,如果 屏幕亮度约为100nit,环境亮度为0,欲 使电视图像不闪烁,其换幅频率应高于 45.8HZ,大于融合频率。
1.2.1电视传像的基本原理
1、黑白电视传像的基本概念 只需传送各像素的亮度L信息 方法:同时传送、顺序传送 传送各像素亮度信息的方法,通常采用顺序制 传送制.顺序制传输,是将景物各像素的亮度 信息(电信号)按时间顺序依次传送出去,把 随时间、空间多维变化的亮度信号转变成了一 个单一时间变量的函数,即:
1.2.3 隔行扫描原理
在隔行扫描中:
fV为场频
我国模拟标清电视系统规定: TV=20ms , TVr=1.612ms,β=0.08; TH=64μs, THr=12μs, α=0.1875。
1.3 黑白全电视信号
全电视信号是指包含图像信号和全部辅 助信号(不包括声音)在内的完整的视 频信号,可在一条传输通道中传输。 完整的黑白全电视信号是由黑白图像信 号(S)、复合消隐脉冲(包括场消隐 脉冲和行消隐脉冲)(X)和复合同步 脉冲(包括场同步脉冲和行同步脉冲) (T)按一定方式组合在一起形成的 。
1.1.4 对比度和亮度层次
1、对比度 对比度: 景物或重现图像最大亮度Bmax 和最小亮度Bmin的比值,用C表示。 2、亮度层次 画面最大亮度与最小亮度之间可分辨的 亮度级差数称为亮度层次或 灰度层次。
1.1.5 视觉惰性和闪烁感觉
1、视觉惰性 当有光脉冲刺激人眼时,视觉的建立和消失都 有一定的滞后,这种效应称为视觉惰性。如下 图所示。视觉建立过程所需的时间非常短,几 乎是立刻建立的,而当光脉冲突然熄灭时,亮 度感觉的消失却有一个渐衰的残留过程,这种 现象称为视觉暂留或视觉残留。通常视觉暂留 时间约0.05~0.2秒。实验表明,景物以间歇性 光亮重复呈现,只要重复频率达20Hz以上, 视觉上便始终保留有景物存在的印象,这重复 频率称为融合频率。
1.2.1电视传像的基本原理
2、黑白摄像机 扫描都是通过电子束有规律运动来实现 的。 3、黑白显像原理 包括电子枪和荧光屏两部分。 显像管电子枪的作用:发射电子束、聚 焦电子束、调制电子束、加速电子束, 最后使电子束以高速轰击荧光屏并使荧 光粉发光。
1.2.1电视传像的基本原理
1.1.5 视觉惰性和闪烁感觉
3、人眼的彩色感觉特性 表征景物的彩色,需要三个独立的物理量:亮度、色 调和色饱和度,称为彩色三要素。 亮度: 表征色光对人眼刺激程度的强弱,单位是 cd/m2。它与进入人眼色光的能量、波长有关。 色调: 表征颜色的种类,通常所说的红色、绿色、 蓝色等,就是指的色调,不同波长感觉出不同色调, 故色调用波长表示。 色饱和度: 是指彩色的浓淡程度,即渗白程度,以 %表示。纯谱色光的饱和度为100%,纯净白光或不 同亮度的灰色、黑色等(无彩色)饱和度为0%。 人眼大体能分辨出200来种不同的色调,人眼平均 能分辨出15~20级的饱和度变化, 人眼的彩色视觉的 辨色能力总共为3000~4000种。
1.1.6 人眼的分辨力
1.1.6 人眼的分辨力
3、视觉的空间频率响应 人眼等效为一个空间频率滤波器 空间频率是指图像在单位视角内所含正 弦波分布规律的黑白条纹数。 单位:线/度 高端截止空间频率
1.2 电视扫描原理 1.2.1电视传像的基本原理
电视传像的基本过程包括摄像、信号传 输和显像三个基本过程。 电视传像的方法是将光图像分解为许多 像素;接着将每个像素进行光电转换, 得到能代表每个像素亮度、色度信息的 电平值;按一定规律将每个像素的电平 值信号传送出去。
1.2.2 逐行扫描原理
1、逐行扫描电流及扫描光栅 逐行扫描是指在图像上从上到下一行紧跟着 一行的扫描方式。在电视技术中,不考虑图像 内容,只由电子束扫描形成的扫描线结构称为 扫描光栅。 2、扫描参数 扫描光栅的水平宽度与垂直高度之比称为光栅 的帧型比(也称宽高比)4:3。 水平扫描(行扫描)的参数包括: 行周期TH 、 行正程时间THt、行逆程时间 THr、行频fH= 1/ TH , 行逆程系数α: α= THr / TH
1.2.2 逐行扫描原理
标称扫描行数Z: 显然,扫描行数越多,系统 的分解力越高。但是扫描行数Z越多,图像信 号的带宽则越宽。理论分析证明带宽 。
因此,在兼顾图像质量和经济指标之后,Z通 常选500~600行左右为宜。50赫兹换幅频率的 国家实际上取625行(625行 / 50赫)为标称扫 描行数,60赫兹换幅频率的国家实际上取525 行(525行 / 60赫)为标称扫描行数。
1.1.2 光的度量
5、亮度 发光面每单位投影面积的发光强度(投 影面积即某方向可见到的发光面积)
1.1.3亮度感觉和亮度视觉范围特性
1、人眼的感光作用具有适应性 适应性:指随外界光强弱的变化人眼能 自动调节感光灵敏度的特性。 2、亮度视觉范围 景物的亮度值、环境 视亮度:人眼的亮度感觉 3、可见度阈值 4、视觉掩盖效应 5、视亮度(即亮度感觉)
1.3.1 图像信号
(1)图像信号 在黑白电视中,图像信号是携带图像明、 暗(白、黑)信息的电信号,它是通过 扫描把图像上不同明暗的像素分布变换 成强弱随时间变化的电信号。 图像信号也称视频信号。
1.1.1 视敏特性
相对视敏函数 实验表明,明亮环境中人眼对波长为555nm的 光最敏感,因此把任意波长的光的视敏函数值 K(λ)与最大视敏函数相比的比值K(555)称为相 对视敏函数,记为:
明亮环境中(称为明视觉)的相对视敏函数曲 线如下图所示。
1.1.1 视敏特性
1.1.2 光的度量
1.1.5 视觉惰性和闪烁感觉
1.1.5 视觉惰性和闪烁感觉
2、人眼的闪烁感觉 人眼对于亮度作脉冲性重复的光线,有一种称 为闪烁感觉的特性,即当脉冲光的重复频率不 够高时,人眼会产生一明一暗交替变化的闪烁 感觉。 如果将脉冲光源的重复频率提高到某个值以上, 人眼则感觉不到闪烁,感觉到的是一种亮度恒 定的不闪烁光源。 光源不引起闪烁感觉的最低重复频率称之为临 界闪烁频率 。
1.2.1电视传像的基本原理
电视图像的实际扫描顺序是按从左到右、从上 到下一行一行进行,扫描完第一幅(也称帧) 后再重复扫描第二幅,如此循环。 在进行扫描时,必须做到发、收两端的扫描规 律严格一致,这在电视技术中称之为同步。所 谓同步包含两个方面:一是两端的扫描速度相 同,称作同频;二是两端每行、每幅的扫描起 始时刻相同,称做同相。 即同频又同相才能实现扫描同步,保证重现图 像既无水平方向撕裂现象,也无垂直方向翻滚 现象。
1.2.2 逐行扫描原理
垂直扫描(帧扫描)参数包括: 帧周期TF= TFt + TFr 、帧正程时间TFt、帧逆程时间TFr、 帧频fF= 1/ TF,逆程系数β=TFr / TF 。 为使各 幀图像扫描光栅精确重合,必须使一幀的总 (也称标称行数)扫描行数Z为整数,即: 有效行数: 由于垂直扫描逆程要占去一部分垂 直扫描周期的时间,可看到图像的扫描行数称 为有效行数,表示为: =(1-βF )Z 帧频:为每秒多少幅图像;为使图像不产生闪 烁感,帧频(换幅频率)应高于临界闪烁频率 即高于45.8 HZ;
1、光能 能被人眼感觉的辐射能量称为光能,相 同辐射能量不同波长的光其光能是不同 的。 2、光通量 单位时间内光源发出或通过某范围光能 的数量称为光通量。
1.1.2 光的度量
3、发光强度 (点)光源单位立体角内发出的光通量 称为电光源的发光强度。 4、面发光度与照度 面发光度:发光表面每单位面积上所发 出的光通量。 照度:被光照射的表面每单位面积上所 接受的光通量。
1.1.6 人眼的分辨力
1、视角 观看物体时,人眼对该物体所张开的角 度称为视角。 2、分辨力 人眼的分辨角:指刚能看出两黑点时, 两黑点对人眼的张角。 人眼分辨图像细节的能力称为人眼的分 辨力,分辨角的倒数 为分辨力。
1.1.6 人眼的分辨力
因为实际的分辨角 很小,因此 (弧度)= 3438(分),大致和可分辨的紧邻两点间 距d成正比,和观看距离L成反比 。 正常视力的人,在中等亮度和对比度下, 约为 。这个值对电视系统扫描行数 的选择提出了基本要求。 统计分析结果表明:人眼的彩色分辨角 (视敏角)一般比黑白大3~5倍。
黑白显像管的整体结构为玻璃外壳,分 管颈、锥体和管屏三个部分。管颈内装 有电子枪,管颈越细,所需偏转功率越 小;锥体为电子束提供偏转空间;管屏 内壁涂有荧光粉,构成荧光屏,锥体连 接管颈和管屏,锥体和管颈交接处外套 有偏转线圈
1.2.2 逐行扫描原理