电视原理习题答案第二章

第二章电视传像基本原理

要点分析

2.1 假设某电视系统扫描参数为Z=9行时，取α=0.2，β=1/9，画出隔行扫描光栅形成图。要与行场扫描电流波形图相对应。

解：本题是针对传统的CRT显示器扫描光栅形成而言的，它的电子束在屏幕上的扫描轨迹与其在偏转线圈中通入的扫描电流密切相关。而新型显示器，如液晶显示器、等离子体显示屏等则不在此列。

当Z=9时，在隔行扫描中，每场为4.5行。因为α=0.2 为简单计，设T H=1S T Ht=0.8S T Hr=0.2S T F=9S T V=4.5S 。又因为β=1/9 则T Vr=0.5S T Vt=4S

画出两场行、场扫描波形图如图一所示。

图一行、场扫描波形图

根据上述波形图中的时间关系，可分别画出第一场、第二场、及隔行扫描光栅图，如图

二、三、四所示。应注意以下几点：

1. 行扫描正程轨迹是一条由左上向右下略微倾斜的直线，而行扫描逆程轨迹则是一条由右上向左下略微倾斜的直线。因为α=0.2 因此，在行扫描正程期结束后，电子束垂直向下移动的距离若为4的话，则在行扫描逆程期结束后，电子束垂直向下移动的距离为1。画图时要注意此比例。

2. 第一场正程结束时，行扫描刚好完成4行的扫描，因此其逆程应从屏幕的左下角开始。由于场扫描逆程期是0.5s，行扫描正程有0.8s，，因此在场扫描逆程期只进行完第5行（时间上的行）行扫描正程的5/8，如图一中aa’。画图时要注意第一场逆程结束时电子束位置处在屏幕最上方水平方向上的5/8处。如图二中A’点所示。图中，行逆程轨迹用黑虚线表示，场逆程轨迹用红虚线表示。

3. 第二场正程从第5行（时间上的行）行扫描正程的5/8处开始,如图三中A’点，而第二场正程结束点应是第9行正程的5/8处，图一中b点。画图时要注意第二场正程结束时电子束位置处在屏幕最下方水平方向上的5/8处，如图三中B点。

4. 第二场逆程期间包含了第9行（时间上的行）正程剩余的3/8（0.3s）及其逆程。画图时要注意：由于场逆程时间是0.5s，场逆程轨迹起始点为最下方水平方向上的5/8处，与屏幕右端线交点是其高度的3/5处（从下向上计），如图三中C点，这是场逆程期间对应第9行（时间上的行）正程剩余的3/8（0.3s）；对应第9行的逆程则是从该点至屏幕的左上方，

如图三中CC ’。

5. 忽略场正程期间的行逆程轨迹，将两场图形相加得所求隔行扫描光栅形成图，如图四。

第一场扫描轨迹

第二场扫描轨迹

隔行扫描光栅图

图二图三图四

2.2 画出黑白全电视信号波形图。按我国电视标准标出各组成信号名称及时间数值。

并说明是偶数场还是奇数场。

答：黑白全电视信号由图像信号、复合消隐信号和复合同步信号三部分组成，如图所示。斜线部分为图像信号，复合消隐信号和复合同步信号的各组成信号名称及时间数值在图中标出。图中第一场为奇数场，第二场为偶数场。

2.3 场同步脉冲中的开槽脉冲和前后均衡脉冲的作用是什么？

答：电视系统中为便于在接收端将行场同步脉冲分开，采用了幅度相同，但宽度不同的两种同步脉冲。行同步脉冲宽度一般只有行周期的7.5%

左右，而场同步脉冲宽度却是行周期的2~3倍。这样，为使场同步期间不丢失行同步，在此期间用开槽脉冲代替行同步信号，这就是开槽脉冲的作用。由于电视系统采用奇数行隔行扫描，造成如以场同步前沿为基准，两场中的行同步脉冲相互错开半行。在接收机中利用积分电路来分离场同步脉冲时，相邻两场的两个场同步脉冲内的开槽及两个场同步脉冲前后的行同步脉冲都相差半行，从而使两场的场同步脉冲积分起始电平不同，积分后波形也不完全重合。为解决此问题，在场同步脉冲持续期及其前、后若干行内，将行同步脉冲的频率提高一倍，并且为使频率提高后的行同步

脉冲的平均电平不变，在脉冲间隔为H/2的情况下将脉冲的宽度减小到原来的一半，这就是前后均衡脉冲与开槽脉冲。由此可见，它们的作用是使各场场同步脉冲的积分起始电平相同和经过积分电路后两场输出信号的波形也一致，从而保证了两场的时间间隔相同。

2.4 若传送一幅如右图所示的画面，而电视接收端行频略高于发送端行频时，荧光屏重现图像会有何种情况？

答：在不同步状态下，当接收端行频略高于发送端行频时，发端第一行末的像素将在收端第二行左端出现，发端第二行的部分像素又将出现在收端的第三行，… … 等。造成了图像的错位，使图像的竖条由左上向右下倾斜，偏离垂直方向的角度由行频偏高的程度决定，偏离得越远，角度越大。应当指出，即使不是垂直竖条，接收端行频略高于发送端行频，由于行消隐（黑色）信

号将显示在屏幕上，也会形成由左上向右下倾斜黑条。黑条的数目、宽度和角度也由行频偏高的程度决定，偏离得越远，黑条的角度越大、数目越多、宽度越窄。

由于接收端具有自动频率相位调整电路，其锁相环的频率捕捉范围一般都能达

Z H 200±，在一般情况下收、发端不同步都是在接收端行频偏离较多时发生，此时显示的

图像是多条呈接近水平状态的黑白相间的条纹。

2.5 一隔行扫描电视系统，α=18%，K=4/3, K e (1-β)=0.7, f v =50H Z ,计算Z=405行和Z=819行时的行频f H 和视频信号频带宽度Δf 。

解：在隔行扫描电视系统中，V H Zf f 2

1

=

当Z=405 Z V H f 50= 时 代入上式得： Z H H f 10125

= 当Z=819 Z V H f 50= 时 代入上式得： Z H H f 20475

= 在隔行扫描电视系统中，2max )

1()

1(41Z f KK f V e αβ--=

由于K=4/3, K e (1-β)=0.7 α=18%

当Z=405 Z V H f 50= 时 代入上式得： Z MH f 33.2max ≈ 即

Z MH f 33.2=?

当Z=819 Z V H f 50= 时 代入上式得： Z MH f 54.9max ≈ 即

Z MH f 54.9=?

2.6 距离1.5m 处观看25英寸电视机时，根据人眼分辨力θ=1.5’,计算需要的最小扫

描行数min Z 。如场频K=4/3Hz f V 50=，α=0.18，e K (1-β)=0.7，再计算视频信号的最高频

率。

解：25英寸显示器的对角线尺寸为65cm ，若其幅型比为3:4，则屏幕的高度为：

cm cm h 525

4

65=?=

根据 D

d

3438=θ 将θ=1.5’ D=1.5m 代入得： d=0.065cm 从而求得垂直分

解力为：

M= 52cm/0.065cm=800

根据 Z K K M i e )1(β-= 得 1633

7

.07.0800

)1(m i n =?=-=

βi e K K M Z 根据 2max )

1()1(41Z f KK f V e αβ--=

将e K (1-β)=0.7、K=4/3、Hz f V 50=、α=0.18、Z=800 等代入，求得 Z MH f 1.9max ≈

2.7 当电视传输系统非线性系数γ=2，传输系数K=0.5，被摄取的彩色光为

[][][]e e e B G R F 2460++=时，

（1）求0F 在显像正三角形中的色度坐标0e r 、0e g 。 （2）求重现彩色光d F 方程式及色度坐标d e r 、d e g 。 （3）说明重现色光的变化情况。

解：（1） 由 [][][]e e e B G R F 2460++= 得 m=12 求得 0e r =6/12=1/2 =0.5 d e g =4/12=1/3=0.33 （2）由于 γ=2， 传输系数K=0.5

1865.0220=?==kR R d 845.0220=?==kG G d 22

0==kB B d

得重现彩色光d F 方程式 [][][]e e e d B G R F 2818++= m=28 d e r =18/28=9/14=0.64 d e g =8/28=2/7=0.29 d e b =0.07

(3) 色光经γ=2，传输系数K=0.5的系统传输后，重现色光的饱和度增强，色调

向偏红的方向变化。

2.8 说明恒定亮度原理，高频混合原理在彩色电视中的实用价值。

答：广播电视的发展是先有黑白电视后有彩色电视，这就要求彩色电视广播具有兼容性和。为实现这一目的，彩色电视系统要传送一个只反映图像亮度的亮度信号，而且它的特性（扫描标准、带宽等）应与黑白电视的相同。另外，再选用两个较窄频带的色差信号信号与亮度信号一起表示彩色信息，并在传送亮度信号的同一频带内传送，这就是恒定亮度原理和高频混合原理。亮度信号可以被黑白电视接收实现了兼容性，而黑白电视系统中的信号与彩色电视中的亮度信号是相同的，可以被彩色电视接收机接收，实现了逆兼容性。根据混合高频原理，亮度信号占有全部视频带宽，而传送代表色度信息的色差信号用较窄的频带。在接收端所恢复的三个基色信号也就只包含较低的频率分量，它们的高频部分都用同一亮度信号的高频部分来补充。这样既可以节省频带，又可以减轻传送两种信号因共用频带而产生的相互干扰。提高了彩色电视广播的质量。

2.9 彩色电视传送色差信号比直接传送基色信号有什么优越性？ 答：彩色电视传送亮度信号Y 和两个色差信号（R-Y ）、（B-Y ）可以较好地实现恒定亮度，有利于改善兼容性。如果直接传送三个基色信号就不能实现兼容性。另外，传送色差信号便于实现高频混合以及使重现色调不受亮度信号噪波的影响，这是传送基色信号做不到的。

2.10 现在电视技术中使用的γ校正方法对恒定亮度原理实现的程度如何？比较分析说明下述情况：

（1）景物用黑白电视信号传送：用黑白电视机接收与用彩色电视机接收。 （2）景物用彩色电视信号传送：用彩色电视机接收与用黑白电视机接收。

答：在彩色电视系统中，摄像端对每一基色信号均进行γ校正，由此组成的亮度信号

Y=0.30γ/10R +0.59γ/10G +0.11γ

/10B 。然而，根据色度学原理，传送景物所需的正确亮度信号

为0Y =0.300R +0.590G +0.110B ，显然Y γ/10)(Y ≠。因此，一般情况下对黑白电视机来说，由Y 信号显示的亮度将不能正确反映原景物的亮度，产生了亮度误差。

当景物用黑白电视信号传送时，由于0R =0G =0B =0Y ，此时Y=（Y 0）1/γ，亮度误差为零。用黑白电视机接收和彩色电视机接收都能正确重现图像的亮度，较好的实现恒定亮度原理。

当景物用彩色电视信号传送时，由于Y 信号显示的亮度将不能正确反映原景物的亮度，因此用黑白电视机接收将不能正确重现图像的亮度。对于彩色电视机，收到的亮度信号和色差信号先按式（2-30）恢复成三个基色信号，而显示的三基色亮度分别与相应信号的γ次方成正比，因而彩色图像的亮度和色度能够正确重现。但此时图像的亮度不仅与亮度信号有关，还与色差信号有关。也就是说，恒定亮度的要求已不能满足。

2.11 计算100-0-75-0彩条信号的R 、G 、B 、Y 、（R —Y ）、（B —Y ）的相对幅度值。当

2=γ

时，计算每一重现彩条恒定亮度指数η的数值

解：依据Y=0.30R+0.59G+0.11B ，可计算出100-0-75-0 彩条信号数据如下表：

恒定亮度指数η的计算公式为：0

00/10/10/10

011.059.030.0)11.059.030.0(B G R B G R Y Y ++++=

=γ

γγγγη 当2=γ时，计算每一重现彩条恒定亮度指数η的数值如下：

黄条 %9.88=η 青条 %70=η 绿条 %59=η 品条 %41=η 红条 %30=η 蓝条 %11=η

2.12 传输100-0-75-0彩条信号时，B 基色信号由于断路而为零：

（1）计算此时R 、G 、B 、R —Y 、B —Y 的相对幅度值，并画出时间波形图。 （2）说明各彩条亮度及色调的变化。

解：依据亮度公式 Y=0.299R+0.587G+0.114B 即可计算出各彩条的Y 值，随后即可计算出

R —Y 、B —Y 的相对幅度值。

B=0时100-0-75-0彩条信号的R 、G 、B 、R —Y 、B —Y 的相对幅度值如下表：

根据表中数据即可画出各信号的波形图如下：

各彩条亮度及彩色变化情况如下：

原颜色 白 黄 青 绿 品 红 蓝 黑

彩色变为 黄 黄 绿 绿 红 红 黑 黑

原亮度Y 1.0 0.66 0.53 0.44 0.31 0.22 0.09 0

亮度Y 变为 0.89 0.66 0.44 0.44 0.22 0.22 0 0

亮度变化情况 变暗 不变 变暗 不变 变暗 不变 变暗 不变

2.13 有一彩条信号，饱和度为95%，且校正前的幅度为80%，求青色和品色两个色条的R 、G 、B 、Y 、R —Y 、B —Y 信号的相对电平值（设γ=2）。

解：饱和度为95%、校正前的幅度为80%的彩条信号，当γ=2时青色和品色两个色条的R 0、G 0、B 0及R 、G 、B 、Y 、R —Y 、B —Y 信号的相对电平为

R 0 G 0 B 0 R G B Y R-Y B-Y

青色 0.05 0.80 0.80 0.224 0.894 0.894 0.693 - 0.469 0.201

品色 0.80 0.05 0.80 0.894 0.224 0.894 0.499 0.395 0.395

2.14 计算100-0-100-25 彩条在γ=2和γ=2.8时的饱和度各为多少？画出未校正时R 信号波形图，并标出电平值。

解：100-0-100-25 彩条信号数值如下表

当γ=2和γ=2.8时依据

饱和度%=1001max min

????

?

???????? ??-γE E 可计算出各彩色条的饱和度如下：

黄 青 绿 品 红 蓝

γ=2 94% 94% 94% 94% 94% 94% γ=2.8

2.15 当电视系统有非线性失真时，传送100-0-100-0 彩条的色度失真情况如何？ 答：当电视系统有非线性失真时，在传送100-0-100-0彩条的情况下，饱和度仍为100%饱和度

亮度和色调也能正确重现，但恒定亮度原理失效。

2.16 根据已学的两章内容，总结电视技术的一些基本参数与人眼哪些视觉特性有关？并找出改善电视质量的依据。 答：电视就是根据人眼视觉特性以一定的信号形式实时传送活动景物的技术。电视技术的基本参数与人眼视觉特性紧密相关。早期幅型比为4:3的制定就是根据人眼视觉最清楚的范围约为垂直视角15?

，水平视角20?

的一个矩形面积而来的。但是，后来的研究证明：为使电视观众产生临场感与真实感，电视系统不仅要传送清晰的图像，更重要的是要在经济和技术条件允许的情况下尽可能多地传送景象的空间和时间信息，因此，近年研制的高清晰度电视要求观看距离约为屏幕高度的三倍，幅型比定为16:9。这样就提高了电视图像的质量。

选择场扫描频率时应考虑到不出现光栅闪烁、不易受干扰、传送活动图像时有连续感觉、图像信号占用频带不应过宽等各个方面。为减少交流电源的干扰，早期场频的制定受约于场频要与市电电源频率相同的条件。但是随着电子技术的进步，出现了各类新型大屏幕、高亮度的显示器，显像管的亮度也有了大幅度的提高，50Hz 的场频已感偏低，尤其是一些高亮度的画面会引起较强的闪烁感觉，行间闪烁也比较明显，影响了观看效果。因此，在接收端运用数字视频处理技术将场频为50Hz 或60Hz 隔行扫描的电视信号分别转换成场频为100Hz 和120Hz 逐行扫描的电视信号去显示，可消除画面的闪烁，提高图像质量。从而弥补了由于历史的原因造成的场频选择过低而产生的缺陷。

图像清晰度与电视系统传送图像细节的能力有关。这种能力称为电视系统的分解力。通

常用扫描行数来表征电视系统的分解力，它与人眼的分辨力有关，早期普通清晰度电视扫描行数的选择是在屏幕不大、相对观看距离较远（D/h=4~6）的情况下确定的。但是，对于目前为获得具有临场感与真实感的高清晰电视来说，屏幕尺寸和幅型比都加大了，相对观看距离却减少了，这就要求增加扫描行数以满足人眼极限分辨力。

三基色原理及相加混色的相关参数也是依据人眼的视觉特性确定的。早期显像三基色的确定及由其决定的常规色域是在当时的技术条件下产生的。随着高清晰度电视(HDTV)及 多种新型显示器的出现，希望电视系统尽可能传输并复现自然界中所有彩色，即将常规色域扩展为Pointer 彩色色域。

另外，图像亮度与色度的非线性失真的参数等也都与人眼视觉特性有关。

2.17 某高清晰度电视系统，设宽高比为16：9，每帧行数为1125行，隔行比为2：1，场频为60Hz ，β=8%，α=18%，求：

（1） 系统的垂直分解力； （2） 系统的水平分解力； （3） 视频信号带宽。

解：根据 Z K K M i e )1(β-=可求得垂直分解力 M =0.76?0.7（1-0.08）?1125≈586 根据 N=KM 可求得水平分解力 N ≈1042 根据 2max )

1()1(41Z f KK f V e αβ--=

按K e =0.76可求得视频信号带宽 B ≈28.8MH Z

2.18 若ms T V 20=；ms T r V 2=，s T H μ64=，s T r H μ8=，采用2：1隔行扫描，K=16/9。

①当接收机通频带宽为4MHz 时，求水平分解力；

②当传送图像为560条垂直相同的条纹时，求图像信号的上限频率max f 。

解：

（1）由d t f 21max = 得s f t d μ125.021max

== 再根据t d =N

T Ht

将s T t H μ56864=-=代入得水平分解力为 N =448

(2) 传送图像为560条垂直相同的条纹时相当于 N=560 此时 s t d μ1.0=

Z MH f 5max =

注意：根据提意条件，按T Hr /T H = α, T vr /T v = β,

2

Z

T T f f H v V H == 可求得 125.0=α 1.0=β 625=Z 再根据 2max )

1()

1(41Z f KK f V e αβ--=

取76.0=e K 求得 Z MH f 9.8max ≈

这表明，按上述参数组成的电视系统，其信号带宽可达8.9MH Z ，（1）和（2）的情况

是在非理想环境下产生的。

2.20已知亮度信号的变化范围为0~0.7V ，对它进行满幅度的均匀量化。问相应于自然二进码10010010的量化等级是多少？相应的信号幅度又是多少？

解： 亮度信号以8比特均匀量化时分为256个量化等级，即码电平从0~255，相当于

自然二进码的00000000~11111111。

因此，自然二进码10010010的量化等级为146

相应的信号幅度

0.70.7

1460.400770.00137255510

V ?±=±

2.19什么是4：2：2标准和4：2：0标准？在制定这两个标准时考虑到了哪些因素？ 答：2:2:4和0:2:4标准是电视演播室分量编码的国际标准。它考虑到抽样频率对525行制和625行制的兼容性，该标准规定，Y / R-Y/ B-Y 的抽样频率为1

3.5/6.75/6.75MH Z 。由于两个色差信号的抽样频率均为亮度信号的2/4，因此这个标准简称为4：2：2标准。根据这个标准，两个色差信号的每行样点数均为亮度信号的一半。由于抽样频率均是行频的整数倍，因此抽样结构都是正交结构。对525行制和625行制，数字有效行的亮度信号样点都是720，色差信号样点数都是360，它消除了制式间的差别。

2:2:4标准是为演播室制定的要求较高的分量编码标准。在某些场合为压缩数码率可采用较低档次的编码标准，常用的有0:2:4和1:1:4标准，在0:2:4标准中亮度信号与两个色差信号的抽样频率与2:2:4标准相同，但两个色差信号每两行取一行，即在水平和

垂直方向上的分解力均为亮度信号的一半。