任務(wù)一彩色電視信號的形成與傳輸.ppt

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1、任務(wù)一了解彩色電視信號的產(chǎn)生,二、彩色電視信號的形成和傳輸,,（1）電視信號的形成,景物(或圖像)各部分的明暗變化和彩色變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電視信號(同時也把聲音的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)換成音頻伴音信號)其主要物理過程是光電轉(zhuǎn)換，關(guān)鍵器件是攝像管。,1、電視廣播的基本過程,,,,（2）電視信號的發(fā)射過程,a、圖像信號的發(fā)射過程,攝像機(jī),被攝圖像,視頻電信號,放大,調(diào)制,發(fā)射天線,b、伴音信號的發(fā)射過程,伴音信號,話筒,音頻信號,放大,調(diào)制,發(fā)射天線,,,,,,,,,,,,（3）電視信號的傳播,低頻視頻信號，調(diào)制到射頻載波上變成射頻電視信號，經(jīng)有線電視網(wǎng)絡(luò)、廣播電視發(fā)射系統(tǒng)或衛(wèi)星電視系統(tǒng)等不同方式傳輸?shù)接脩艏抑?/p>

2、。其主要物理過程是調(diào)制和發(fā)射(類似于裝載和運(yùn)輸)，關(guān)鍵設(shè)備是調(diào)制器。,,,（4）電視信號的終端顯示,射頻信號經(jīng)解調(diào)(檢波)還原為視頻電視信號和音頻伴音信號，視頻電視信號經(jīng)顯像管或其他顯示器還原成原景物(或圖像)的光像，伴音信號經(jīng)揚(yáng)聲器還原出聲音。其主要物理過程是解調(diào)和電光轉(zhuǎn)換，關(guān)鍵器件是檢波器和顯示器。,,,（5）電視信號的接收過程,a、圖像還原過程,高頻電視信號,高頻調(diào)諧器,檢波,圖像中頻信號,視頻電信號,顯像管還原成原圖像,b、伴音還原過程,高頻電視信號,高頻調(diào)諧器,中頻電視信號,檢波,音頻電視信號,音頻放大,揚(yáng)聲器,,,,,,,,,,,,,,2、兩個重要概念,（1）調(diào)制,給每套電視節(jié)目選

3、擇一個運(yùn)載工具，即：載波，將信號加到運(yùn)載工具上的過程，就叫調(diào)制。,（2）載波,信號的運(yùn)載工具。,特點(diǎn),,a、傳輸距離遠(yuǎn),b、不同節(jié)目信號選擇不同的頻率載波,（3）解調(diào),利用檢波、濾波或其它技術(shù)從已調(diào)波中恢復(fù)出原來信號的過程,,3、電子掃描,（1）像素：,組成圖像明暗不同的光點(diǎn)。,（2）圖像的像素與圖像的清晰度：,同一幅畫面上，圖像的像素越多，圖像就越清晰。,從前述可知，電視圖像是由攝像機(jī)將景物圖像變成電信號進(jìn)行傳輸?shù)?，一幅圖像是由水平和垂直排列的像素單元構(gòu)成的，傳輸時，先將圖像在垂直方向切割成一條一條的信號，相當(dāng)于一條掃描線，然后按從左至右的順序傳輸出去，在接收端再將送來的一排一排的信號照原樣

4、排列起來，就形成了原來的圖像。當(dāng)電子束在熒光屏上掃描而未傳送圖像時，屏幕一片白光，稱之為光柵。,,電子束水平方向的運(yùn)動稱為行掃描，電子束垂直方向的運(yùn)動稱為場掃描。電子束有規(guī)律的沿畫面自左至右、自上而下一行行移動稱為逐行掃描。電子束逐行掃描如圖。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（一）逐行掃描,1、定義：,,2、相關(guān)概念：,幀：,把一幅靜止的圖像叫一幀。,幀頻：,每秒鐘傳輸?shù)膸瑘D像數(shù)。fv來表示，fv=25HZ,幀周期：,掃描一幀圖像所需要的時間。TV來表示，TV=1／fv=1／25=40ms,行頻：,每秒水平掃描的線數(shù)。fH來表示，我國規(guī)定每一幅圖像掃描625行，則fH=625

5、*25=15625HZ,行周期：,水平掃描一行的時間。用TH或H來表示，TH或H=1／fH=1／15625=64*10-6s=64us,行掃描,,正程：從左到右，52us,逆程：從右到左，12us,幀掃描,,正程：從上到下，575行,逆程：從下到上，50個行周期,注意：,電子束在正程掃描期間傳送圖像內(nèi)容，而逆程掃描不傳送圖像內(nèi)容，只是為下次正程掃描做準(zhǔn)備。,,3、像素計(jì)算：,幀掃描正程為575行，就意味著在圖像的垂直方向有575個像素：若CRT屏幕的寬高比：4:3,圖像水平方向像素：575*（4／3）≈766個像素,一幀圖像的像素：575*766≈44萬個像素,每秒掃描25幀圖像，則每秒在屏幕

6、顯現(xiàn)的像素有：25*44萬=1100萬個,每相鄰兩個像素電壓不同，也就是說每秒圖像信號電壓變化為：1100／2萬=550萬次5.5MHZ,為留有余量，我國規(guī)定，圖像信號最高頻率為6MHZ,,理論分析和實(shí)踐表明，滿足人眼的連續(xù)感、不閃爍感和清晰度要求，采用逐行掃描方式時，信號帶寬太寬。實(shí)際中均采用隔行掃描方式。,1、定義：是把一幀圖像分成兩場進(jìn)行掃描，一場掃1、3、5、……奇數(shù)行，稱奇數(shù)場；下一場掃2、4、6、……偶數(shù)行，稱偶數(shù)場。如此反復(fù)。隔行掃描重現(xiàn)圖像必須保證兩場光柵正確鑲嵌如圖所示。,（一）隔行掃描,,2、相關(guān)概念：,場頻：,每秒掃描的場次數(shù)，fZ來表示，fZ=fv*2=50HZ,場周期

7、：,掃描一場所用的時間，TZ來表示，TZ=1／fZ=1／50=20ms,每場掃描行數(shù)：,625／2=312.5行,,正程：,312.5-25=287.5行,逆程：,25個行周期,例：日本電視制式規(guī)定：每幅畫面掃描525行，隔行掃描，場頻為60HZ，求日本電視制式的幀頻、幀周期、行頻、行周期。,,（1）、電視圖像幅型比是指由電子掃描所形成的光柵或電視圖像的寬、高比例。傳統(tǒng)模擬電視的幅型比為4:3，近期開播的高清晰度電視的幅型比為16:9。,3、電視圖像幅型比與掃描方式,（2）、掃描格式通常用圖像水平方向和垂直方向有效像素的乘積來表示。在模擬電視的時代圖像格式相對單一，在模擬電視向數(shù)字電視過渡的時

8、代，尤其是在開播數(shù)字高清晰度節(jié)目后，電視圖像的格式逐漸復(fù)雜起來。,,全電視信號,視頻信號又稱全電視信號，黑白全電視信號包括圖像信號、復(fù)合消隱信號、復(fù)合同步信號。全電視信號波形如圖所示。,,1．圖像信號的位置,一、圖像信號,圖像信號出現(xiàn)在行正程期間。含有行同步、行消隱信號的視頻信號波形及相互關(guān)系如圖所示。圖中為行正程時間。,,,一、圖像信號,圖像信號是電平高低反應(yīng)圖像亮暗的電信號。特點(diǎn)：具有單極性和脈沖性。均勻階梯波電視圖像及對應(yīng)波形。,2．圖像信號的幅度與波形,,一、圖像信號,圖像信號及對應(yīng)的負(fù)極性波形如圖，分析可知：圖像信號的頻率范圍為0~6MHz。,3．圖像信號的頻率,,二、消隱信號,1．

9、行消隱脈沖：寬度12?s，每行一個。,作用：提供電子束消隱寬度、視頻信號基準(zhǔn)電平的信息。包括行消隱脈沖和場消隱脈沖。復(fù)合消隱脈沖的波形如圖所示。,2．場消隱脈沖：寬度25H(H指一行即(64?25+12)?s=1612?s)每場一個。,,三、同步信號,1．行同步脈沖：提供行掃描頻率和相位信息，前沿表征行逆程開始的時刻。寬度4.7?s，每行一個。,作用：提供掃描頻率和相位信息的信號。包括行同步脈沖和場同步脈沖。,2．場同步脈沖：提供場掃描頻率和相位信息，前沿表征場逆程開始的時刻。寬度2.5H=160?s，每場一個。,行同步、場同步脈沖的電平范圍都是位于比黑還黑的電平范圍內(nèi)，即以消隱電平為基準(zhǔn)位于

10、與圖像信號相反的電平范圍，幅度為0.3V。,,三、同步信號,,3．槽脈沖：在場同步期間提供行同步信息，使得即使在場同步期間也不丟失行同步信息。在2.5H場同步期內(nèi)開5個槽，為每半行開一個槽，槽寬4.7?s。,4．前均衡脈沖：保證隔行掃描光柵的精確鑲嵌。場同步之前設(shè)置5個前均衡脈沖，每半行一個，寬度為2.35?s。,5．后均衡脈沖：為波形對稱。,在場同步脈沖后也設(shè)置5個后均衡脈沖。每半行一個，寬度為2.35?s。,,根據(jù)三基色原理，彩色圖像的分解和三基色信號的產(chǎn)生過程如圖所示。,一、彩色圖像的分解和三基色電信號的產(chǎn)生,,兼容：指黑白電視機(jī)能收看彩色電視節(jié)目，呈現(xiàn)出的是黑白圖像。,逆兼容：彩色電視

11、機(jī)能收看黑白電視節(jié)目，呈現(xiàn)出的也是黑白圖像。,二、兼容性和逆兼容性,兼容條件：,,彩色電視系統(tǒng)的傳輸信號不能直接采用R、G、B信號，為兼容選為亮度信號和色差信號。,1．亮度信號將攝像機(jī)輸出的三基色信號電壓，按亮度方程：,三、亮度信號和色差信號,VY=0.30VR+0.59VG+0.11VB,用矩陣電路可得到亮度信號電壓。亮度信號電阻矩陣電路如圖所示。,,2．色差信號色差信號與三基色信號的關(guān)系為：,如用電壓形式表示為：,R-Y=0.7R-0.59G–0.11B,G-Y=-0.37R+0.41G–0.11B,B-Y=-0.3R-0.59G+0.89B,VR-Y=0.70VR-0.59VG-0.11

12、VB,VB-Y=-0.30VR-0.41VG-0.11VB,VB-Y=-0.30VR–0.59VG+0.89VB,用矩陣電路得到。,三、亮度信號和色差信號,,為兼容，要求在0~6MHz帶寬范圍內(nèi)把亮度和色度信號都傳送出去。考慮重現(xiàn)圖像的清晰度，亮度信號帶寬必須采用0~6MHz。根據(jù)人眼對彩色細(xì)節(jié)分辯力低的特點(diǎn)，可將色差信號頻帶壓縮至0~1.3MHz。,一、大面積著色原理與色差信號的頻帶壓縮,彩色電視圖像中低頻部分(表現(xiàn)為大面積)，既有亮度信號也有色度信號；高頻部分(圖像細(xì)節(jié))，只有亮度信號沒有色度信號，即沒有彩色，稱這種處理為大面積著色原理。它節(jié)約了帶寬又不影響重現(xiàn)圖像的質(zhì)量。,,1．頻譜間置

13、,色差信號的頻譜分布規(guī)律與亮度信號相同，只是帶寬窄，為0~1.3MHz。為了使它和亮度信號的主譜線錯開，選擇一個副載波fSC，其頻率足夠高且數(shù)值合適，將色差信號對它調(diào)幅，使調(diào)制后色度信號的頻譜搬到0~6MHz的高頻端，并插到亮度信號譜線群間，實(shí)現(xiàn)頻譜交錯或頻譜間置，故此稱為頻譜交錯原理。,三、頻譜間置與色副載波頻率的選擇,,平衡調(diào)幅波的波形圖如圖所示。,一、平衡調(diào)幅,特點(diǎn)：（1）不含載頻分量。,（2）幅值正比與調(diào)制信號振幅的絕對值。,（3）調(diào)制信號為正，平衡調(diào)幅波與載波同相；調(diào)制信號為負(fù)，平衡調(diào)幅波與載波反相。,,為使一個載頻攜帶兩個色度信號信息，采用了將(B-Y)信號對0?副載波平衡調(diào)幅，得

14、到（B–Y）sin?SC色度分量；（R–Y）信號對90?副載波平衡調(diào)幅，得到（R–Y）cos?SC色度分量，兩色度分量相加后為正交平衡調(diào)幅信號。兩色度分量相位正交，帶寬都為fSC-F~FSC+F。可用同步檢波方式解調(diào)、分開。,兩色度分量信號相加后，得到色度信號F為：,二、正交平衡調(diào)幅,,二、正交平衡調(diào)幅,,由圖可見，黃條的最高電平超出白電平為0.79，會造成發(fā)射機(jī)過調(diào)制；藍(lán)條的黑電平低于同步電平為-0.79，會破壞同步。因此需對色度信號進(jìn)行壓縮處理。計(jì)算出壓縮系數(shù)為,三、色度信號的壓縮——V、U信號,a=0.877,b=0.493,壓縮后的色度信號可寫成：,,優(yōu)點(diǎn)：色度信號處理過程簡單；亮、色信號頻譜最大間距錯開，兼容性好。,四、NTSC制的主要性能,缺點(diǎn)：由于相位失真造成色調(diào)失真，因此對傳輸條件要求苛刻，要求傳輸過程中引起的相位失真小于?3。,為了克服NTSC制的缺點(diǎn)，研制出了PAL制和SECAM制。,