第三章 彩色电视摄像原理 [兼容模式]
《电视技术》--第三讲彩色电视基本原理
*相加混色 彩色光线的混合称为 相加混色-彩色光线的混合称为 相加混色 相加混色 *相减混色 *相减混色-彩色颜料的混合称为 相减混色-彩色颜料的混合称为 相减混色 *补色 补色
第三讲 彩色电视基本原理
第三讲 彩色电视基本原理 *混色效应 混色效应 空间混色效应——将3种基 空间混色效应 将 种基 色光分别投射到同一表面上相 邻近的3个点上 个点上， 邻近的 个点上，只要这些点相 距足够近， 距足够近 ， 由于人眼分辨力有 一定限度，就会产生3种基色光 一定限度，就会产生 种基色光 相混合的彩色感觉。
第三讲 彩色电视基本原理
(4)大面积着色和频谱交错 大面积着色和频谱交错 *大面积着色：用较窄频带来传送大 大面积着色： 大面积着色 面积的彩色， 面积的彩色 ， 用较宽频带传送亮度 信号， 信号 ， 用亮度中的高频分量代替色 度信号中未被传送的高频分量的方 法。
第三讲 彩色电视基本原理
*频谱交错：利用亮度信号频谱间 频谱交错： 频谱交错 插入较窄频带的色差信号， 隙，插入较窄频带的色差信号， 使色差信号不单独占有频带而与 亮度信号共占6MHz 带宽的方法。 带宽的方法。 亮度信号共占 如图1.2.4所示。 所示。 如图 所示
第三讲 彩色电视基本原理 1.1 色度学的基本 概念 一、人眼的彩色视觉 *彩色三要素：亮度、色调和色 彩色三要素： 彩色三要素 亮度、 饱和度 *亮度表示彩色被人眼所能感觉 亮度表示彩色被人眼所能感觉 到的明暗程度。 到的明暗程度。
第三讲 彩色电视基本原理
第三讲 彩色电视基本原理
*色调就是彩色的种类，即是什么颜 色调就是彩色的种类， 色调就是彩色的种类 其取决于波长。 色，其取决于波长。 *色饱和度是指彩色的深浅程度。色 色饱和度是指彩色的深浅程度。 色饱和度是指彩色的深浅程度 饱和度越高，颜色就越深。 饱和度越高，颜色就越深。色饱和 度实质上是表示某种色光被白光所 冲淡的程度。
彩色电视机的工作原理
彩色电视机的工作原理
彩色电视机的工作原理基于电视信号的传输、解调和显示。
首先，彩色电视机的输入是电视信号，这些信号是通过天线、有线电视或其他信号源传输的。
这些信号由音频和视频两部分组成。
视频信号是由红、绿、蓝（RGB）三原色信号组成的。
这些原色信号通过电视信号输入端口输入电视机，然后由解调器解调。
解调器将原始信号转换为电视图像信号，并将其传送到电视机内部。
在电视机内部，原色信号传送到电视图像管（CRT）或液晶屏幕。
对于CRT电视，电子枪会在屏幕内部产生电子束，然后通过磁场控制束的方向和位置，以在屏幕上形成一个图像。
液晶屏幕则使用液晶分子的调制来控制光的透过程度，以形成图像。
液晶屏幕还需要背光源来提供光亮度。
此外，彩色电视机还具有处理音频信号的部分。
音频信号通过音频输入端口输入电视机，并通过解调器解调后，发送给扬声器进行播放。
综上所述，彩色电视机的工作原理就是通过接收、解调和显示信号来生成图像和音频。
[图文]彩色电视摄像机的工作原理及应用
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[图文]彩色电视摄像机的工作原理及应用摄像机是一种把景物光像转变为电信号的装置。
从能量的转变来看，摄像机的工作原理是一个光－－电－－磁－－电－－光的转换过程。
摄像机所以能摄影成像，主要是靠镜头将被摄体结成影像投在摄像管或固体摄像器件的成像面上。
景深原理在摄像上有着极其重要的作用。
正确理解和运用景深，有助于拍出满意的画面。
光圈、焦距和物距是决定景深的主要因素。
变焦距镜头具有在一定范围内连续改变焦距而成像面位置不变的性能，已成为家用摄像机上运用最广泛的镜头。
自动聚集装置有四种工作方式，即红外线方式、超声波方式、海耐乌艾方式和佳能SST方式。
它们都有较高的测量精度，分别被应用在不同类型的摄像机之中。
一、摄像机的工作原理摄像机是一种把景物光像转变为电信号的装置。
其结构大致可分为三部分：光学系统（主要指镜头）、光电转换系统（主要指摄像管或固体摄像器件）以及电路系统（主要指视频处理电路）。
光学系统的主要部件是光学镜头，它由透镜系统组合而成。
这个透镜系统包含着许多片凸凹不同的透镜，其中凸透镜的中比边缘厚，因而经透镜边缘部分的光线比中央部分的光线会发生更多的折射。
当被摄对象经过光学系统透镜的折射，在光电转换系统的摄像管或固体摄像器件的成像面上形成“焦点”。
光电转换系统中的光敏原件会把“焦点”外的光学图像转变成携带电荷的电信号。
这些电信号的作用是微弱的，必须经过电路系统进一步放大，形成符合特定技术要求的信号，并从摄像机中输出。
光学系统相当于摄像机的眼睛，与操作技巧密切相关，在本章以后的小节里将详细叙述。
光电转换系统是摄像机的核心，摄像管或固体摄像器件便是摄像机的“心脏”，有关这一部分的内容，将在第三章里介绍。
由于家用摄像机大多是将摄像部分和录像部分合为一体，下面再概述一下录像部分的工作原理。
当摄像机中的摄像系统把被摄对象的光学图像转变成相应的电信号后，便形成了被记录的信号源。
录像系统把信号源送来的电信号通过电磁转换系统变成磁信号，并将其记录在录像带上。
彩色电视的原理
彩色电视的原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊彩色电视的原理，这可真是个有趣的玩意儿啊！你想想看，那小小的电视盒子，咋就能呈现出那么丰富多彩、栩栩如生的画面呢？这背后可藏着大学问呢！彩色电视啊，就像是一个神奇的魔法盒子。
它里面有好多好多的小零件，就像一群小精灵在忙碌地工作着。
首先呢，得有个信号源，就好比是食材，没有食材哪来的美味佳肴呀！这信号源就给电视提供了各种信息，让它知道该显示啥。
然后呢，就到了电视的核心部分啦！这里面有各种复杂的电路和器件。
就像一个大工厂，把信号源送来的信息进行加工处理。
这里面有负责颜色的部分，哎呀，你说神奇不神奇，它能把各种颜色都分得清清楚楚，红的就是红的，绿的就是绿的，一点都不会弄错！这就好像是个超级厉害的调色师，能调配出最漂亮的色彩。
还有啊，那屏幕可太重要啦！就像是一个大画布，所有的画面都要在它上面展示出来。
它得又清晰又明亮，不然咱看着多别扭呀！你说要是屏幕模模糊糊的，那不就跟戴了副度数不合适的眼镜似的，多难受啊！咱再想想，这彩色电视的原理和咱生活中的好多事儿是不是挺像的呀？就好比说一场精彩的演出，得有好的剧本、厉害的演员、漂亮的舞台，才能呈现出最棒的效果。
彩色电视不也是这样嘛，信号源是剧本，各种器件是演员，屏幕就是那舞台，缺了谁都不行啊！咱每天下班回家，往沙发上一躺，打开电视，那精彩的画面就出现在眼前，这得多享受啊！这可都是彩色电视原理的功劳呢！它让我们能看到世界各地的美景、精彩的比赛、感人的故事。
所以说呀，彩色电视这东西可真是太了不起啦！它给我们的生活带来了那么多的欢乐和乐趣。
咱可得好好珍惜这个神奇的小盒子，让它一直给我们带来快乐呀！朋友们，你们说是不是这么个理儿呀？原创不易，请尊重原创，谢谢!。
第三章彩色电视制式
3、电视图像信号的频带宽度
2td
孔阑效应
电视原理
3、电视图像信号的频带宽度
频带的下限fmin=0
记住
频带上限频率fmax ：
td
THt N
1 TH
N
1
NfH
1
NfF Z
f max
1 2td
NfF Z
21
电视原理
3、电视图像信号的频带宽度
=
Vsccossc
t+
1 2
(R-Y) [ cos(+sc )t+cos(-sc )t]
k =1
= Vsc
[cossc
t
+
R-Y 2Vsc
cos(+sc
)t
+
R-Y 2Vsc
cos(-sc )t]
= Vsc
[cossc
t
+
m 2
cos(+sc
)t
+
m 2
cos(-sc )t]
＝(R-Y) /0~1.3MHz +Y /1.3~6MHz
★ G/0~6MHz＝(G-Y) /0~1.3MHz +Y /0~6MHz
＝G /0~1.3MHz +Y /1.3~6MHz
★ B/0~6MHz＝(B-Y) /0~1.3MHz +Y /0~6MHz
＝B /0~1.3MHz +Y /1.3~6MHz
1
0.7 0.59
0.89
－0.43 －0.33
0
1 1.33 1.36
黑电平为0 白电平为1
幅度
6、兼容制彩色电视的必备条件
彩色电视机原理3-第三章 彩色电视制式
当电视信号为动态图像，且图像内容
在水平和垂直方向上都有变化，电视 信号频谱将成为连续谱，能量主要分 布在以行频及其个次谐波频率为中心 的较窄的范围内
黑白电视信号频谱特点:
1.以行频及其谐波为中心的一束束离散型谱线组成. 2.行频谐波次数增加,主谱线幅度逐步减少. 3.黑白电视信号频谱在半行频奇数倍处有较大的空隙
ƒmax=5.6MHZ
④.彩色视频信号
为实现兼容，选择一个亮度信号和两个色差信号作为传送彩色电视的三 个基本参量信号: Y 、R-Y 和 B-Y 色差信号：基色信号（R、G、B）和亮度信号(Y)的差 亮度信号与色差信号的关系
Y =0.30R + 0.59G + 0.11B 色差信号： R-Y =R -（0.30R + 0.59G + 0.11B） =0.70R - 0.59G - 0.11B G-Y=G -（0.30R + 0.59G + 0.11B） = - 0.30R + 0.41G - 0.11B B-Y=B -（0.30R + 0.59G + 0.11B） = - 0.30R - 0.59G + 0.89B
并且图像内容在垂直方向 上没有变化时，电视信号 的频谱为以行频为间隔的 离散的线状频谱，各谱线 间有着较大空隙 电视信号用复数形式的傅立 叶级数可表示：
在水平和垂直方向有亮度变化的静止图像
电视信号频谱将包含以行频为间隔的频谱线（主谱 线）和分布于它们两侧的以场频为间隔的频谱线 （副谱线） 电视信号用复数形式的傅立叶级数可表示：
3.1.1兼容制的必备条件及色度信号编码传输
(1) 所传送的彩色电视信号中应有亮度信号和 色度信号两部分。亮度信号与黑白电视图像信 号一样，能使黑白电视机显示出黑白画面；色 度信号包含了彩色图像的色调与饱和度等信息， 被彩色电视机接收后，与亮度信号一起经过处 理后显示出彩色画面。 (2) 彩色电视信号通道的频率特性应与黑 白电视通道频率特性基本一致。应该有相同的 频带宽度、图像载频和伴音载频。图像和伴音 的调制方式应黑白电视系统相同等。 (3) 彩色电视与黑白电视应有相同的扫描 方式及扫描频率，相同的辅助信号及参数。
第三章 彩色电视的基本原理
§3.3 兼容制彩色电视制式
所谓兼容，是指黑白电视机与彩色电视机可以互相收看 彩色电视台与黑白电视台发射的电视节目。 正兼容：指黑白电视机能收看彩色电视节目，呈现出的 是黑白图像。 逆兼容：彩色电视机能收看黑白电视节目，呈现出的也 是黑白图像。
§3.3 兼容制彩色电视制式
3.3.1 色度信号的编码传输 1. 色度信号的编码 1) 亮度信号与色度信号
第3章
彩色电视的基本原理
§3.1 色度学的基本知识
§3.2 彩色图像的分解与重现
§3.3 兼容制彩色电视制式
§3.4 PAL制彩色全电视信号
§3.5 彩色电视接收机概述 §3.6 彩色显像管 习题三
§3.1 色度学的基本知识
一、光和彩色 1、可见光：光是一种以电磁波存在的物质。能引起人眼视觉反应
的光称为可见光。
（1）三基色的选取：R、G、B。 1）人眼对红、绿、蓝比较敏感； 2）红、绿、蓝三基色彼此互为独立； 3）红、绿、蓝三基色混合而成的彩色较为丰富，几乎能 重现自然界中的各种彩色。
（2）三基色原理的内容： 1）三基色按一定比例混合，可以得到自然界中绝大多数 颜色；反之，自然界中绝大多数颜色，都可以分解为三基色。 2）三基色必须是相互独立。 3）混合色的色调和饱和度由三基色的混合比例决定。 4）混合色亮度等于三基色亮度之和。 3、混色法：利用三基色按不同比例来获得彩色的方法。 种类：相加混色法和相减混色法。 彩色光的混色：相加混色（如：电视） 彩色颜料的混色：相减混色
2)时间相加混色法：这种方法利用人眼的视觉惰性，顺 序地让三种基色先后出现在同一表面的同一点处，当三种基 色光交替出现的速度很快时，人眼感觉到的这三种基色光的 混合后的彩色。
演示:空间混色和时间混色特性.swf
彩色摄像机的工作原理
彩色摄像机的工作原理彩色摄像机是一种能够捕捉彩色图像的设备，它的工作原理基于三原色光的混合和感光元件的工作。
首先，彩色摄像机使用了三原色光的混合原理。
我们知道，彩色图像可由红、绿、蓝三种基本颜色的光按一定比例混合而成。
摄像机中的彩色滤光片根据这个原理，将光分成红、绿、蓝三个通道。
具体来说，彩色滤光片会将光分解为红光、绿光和蓝光，然后每个通道只允许通过对应颜色的光。
这样，相机就能获取到每个通道上的光信号。
其次，感光元件是摄像机的核心部件。
常见的感光元件主要有互补金属-氧化物-半导体（CMOS）和电荷耦合器件（CCD）。
这两种感光元件都能够将光信号转换为电信号。
对于CMOS感光元件来说，当光经过滤光片传入时，被各个光敏电荷转换器感受到。
每个感光元件只能接收一种颜色的光。
然后，光信号会被转换成电荷，在每个感光元件的输出端被收集并通过转换电路转化为电信号。
之后，RGB通道的信号会被按照比例合成，将最后的彩色图像信号输出。
对于CCD感光元件，也是通过滤光片将光分为红、绿、蓝三个通道。
光信号会将感光元件中的电子进行光电转换。
传感器中的电荷会随着快门速度的变化而改变。
这些电荷将在感光元件上的电极中积聚，然后通过电信号放大器放大并转换为电信号，最终将RGB通道的信号合成为彩色图像信号。
总结来说，彩色摄像机的工作原理主要基于感光元件的工作和三原色光的混合。
通过感光元件将光信号转换为电信号，并用彩色滤光片将光分为红、绿、蓝三个通道。
最后，根据这三个通道的信号合成最终的彩色图像信号。
这样，我们可以实时捕捉到彩色的图像。
彩色摄像机是现代摄影和视频行业中很重要的设备之一，它能够捕捉到真实世界中丰富多彩的图像。
在这篇文章中，我们将继续深入探讨彩色摄像机的工作原理，并介绍其关键组成部分及其工作流程。
一、关键组成部分：1. 彩色滤光片：彩色滤光片通常由红、绿、蓝三个滤光层组成，通过滤波的方式分离出各个颜色通道的光线。
这些滤光片通常位于感光元件的上方，确保只有特定颜色的光线能够射入感光元件中。
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一、电视摄像器件
电视摄像器件的发展历史，三代产品： （1）基于光敏材料外光电效应的摄像器件 （2）基于光敏材料内光电效应的摄像器件 （3）基于半导体集成电路技术的固体摄像器 件-----CCD、CMOS。
读出寄存器 （水平移位寄存器） 成像部分 （感光部分）
存储部分 （遮光）
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工作原理： 在场正程期间， 成像部分进行光电荷 积累，每个像素形成 电荷包。 场消隐期间， 电荷包迅速（约20微秒） 向下移入存储部分。 存储部分和行间转移（IT） CCD的垂直移位寄存器 相 同 ， 进 入 水 平 移 位 寄 存 器的方 式 也 和 IT 相 同 ， 最 后 读出信号。
NikonD100 CCD Olympus E1 CCD 感光套件
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二、 CCD固体摄像器件工作原理
CCD属于MOS（金属-氧化物-半导体）器件 关于半导体 半导体有两种载流子：自由电子（形成电子电流） 和空穴（形成空穴电流）。 半导体有两种类型：如硅单晶掺入磷、锑五价元素 （自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子）----n 型半导体； 如 硅单晶渗入硼 三价元素 （自由电子为 少数载流 子，空穴为多数载流子）----p型半导体。
垂 直 移 位 寄 存 器
输出 水平移位寄存器
23
工作过程： 场正程，每个感光单元 积累光电荷，形成电 荷包； 场消隐期间，用1us时 间将电荷包转移到垂直 移位寄存器； 同时，在场正程，每个 行消隐期间，每个垂直 移位寄存器的电荷包，在四相时钟脉冲驱动下，完成将上下 每两个电荷包相加后，逐行移入水平移位寄存器。在行正程 期间，水平移位寄存器在时钟脉冲控制下输出图像信号。
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优点：分解力高--成像部分电极结构 简单，感光单元密。 缺点： （1）器件总面积大； （2）要有机械快门 （场消隐期间用叶片挡住光）才能防止出现垂直拖道 （因为场消隐期间在成像部分转移电荷包的时间长，如 果有光照射成像部分会在垂直方向上造成模糊）；故整 体机构复杂。
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v
2、信号电荷的注入---电图像形成
在CCD摄像器件 感 光面中 ，有序排列着几十万个电 极 （相 当 于有 几十万个 像 素 ）， 每个 电 极下都 有 一个 相 同 深度 的电子 势阱 。 当 景 物成像在 感 光面 时 ， 每个 电 极对 应的衬底在光激发下，出现数量和光强度成正比的电子空穴对。 多数载流子---空穴被排挤走，少数载流子---电子注 入势阱 ，形成电荷 包 。 实现 光电转换，形成 几十万个 电 荷包，得到电图像。
实现双向转移
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v 二相时钟驱动 • CCD单元的结构： 每个像素有两个电极， 每个电极有两个厚度 不同的绝缘层，在同一 电压下，厚的势阱浅， 薄的势阱深。
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电视原理
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课程介绍
绪论 第1章 电视传像基础 第2章 三基色原理和计色系统
第3章 彩色电视摄像原理
第4章 彩色电视信号 第5章 模拟电视调制传输与接收 第6章 电视显示器原理 第7章 电视信号数字化基础
§
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3、电荷包的转移方法 加深相邻势阱 的深度，使电荷向 相邻势阱转移。
BVP-950P
BVP-E10P
BVP-900P
DXC-D35P
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•工作原理：
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4、信号电荷的输出
C
② 输出过程 i. 每个像素的电荷包到达 V3前，K给一高电平，连同 V＋放掉电容器上存储的电荷， 然后断开； ii. 当每个像素的电荷包到 达V3后，在V3变低电位时， 电荷包很快经输出栅极势阱， 输出低电平（负脉冲），负 脉冲幅度和像素的电荷量 ---光有关。
C
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为实现定向电荷 转移，有三相、二 相、四相时钟驱动 三种方式。
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v 三相时钟驱动 相邻势阱每三个为一组（为一个像素），三个势 阱分别加三相时钟V1、V2、V3。相位各差120°。
三、 CCD摄像器件（面阵）
有三种结构： 行间转移式（IT）、帧转移式(FT)、 帧行间转移式（FIT）。 1、行间转移式（IT） Interline Transfer CCD摄像器件 结构： 每一列的感光单元的 右侧有遮光的垂直移位 感光器 寄存器，最后一行下面 有遮光的水平移位寄存 器。
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1、CCD 摄像器件的基本结构
在 具 有光敏 特性 的 P 型 半导体 硅衬底 上 生长一 层约100nm的SiO2绝缘层，其上按一定排列方式沉积 一组（几十万个）金属铝电极,构成金属-氧化物-半 导体（ MOS） 结构 的有 序排列 。 每个 电 极 为 一个 CCD 单元。 当电极加正电压时，便在电极下面的衬底内形成 耗尽层 （ 没 有 多数 载流子空穴的 带负 电荷的 区域 ）。
• 电荷转移原理 由相位差180°两个时钟驱动
优点：时钟脉冲简单、电荷包转移速度快。 缺点：势阱中存储电荷少（浅势阱无电荷）、 不能双向转移。
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18
v 四相时钟驱动 • 实现隔行扫描的方法 为了实现隔行扫描，一片CCD光敏器件 上有577行（比有效扫描行数575多两行）， 即一列有577个像素。 一场读一次。奇数场是将1、2行合并为 第一行输出，3、4行合并为第二行输出-----（共288行）；偶数场是将2、3行合并 为第一行输出，4、5行合并为第二行输出---（共288行）。 四相时钟驱动适用于垂直方向的隔行读 出。
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2、帧转移（FT）式CCD摄像器件 （Full Frame Transfer） 结构：分三部分 成像部分（感光部分） 存储部分（遮光的） 读出寄存器 （水平移位寄存器，遮光的） （将行间转移式的垂直 移位寄存器移到下面）
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第一节
CCD固体摄像器件
电视摄像器件的任务： （1）完成光电转换－－ 利用光敏材料的光电效应，将聚焦在光敏面 上的光图像变为电图像； （2）将电图像变换成相应的电信号－－ 依靠电子束的行场扫描或通过电荷转移的方 法将电图像变换成相应的电信号输出。
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说明： § 每个 电荷 包 读 出的 时间 很短 ， 一 场 读 一 次 。 在 前后 两 次读 出的 间 隔 （ 约 20ms） 期 间 ，电荷 包的电荷量一直在积累，提高了灵敏度。 光的 照射 方法有两种： 前 入射 （ 只 能 由电 极 缝隙 射入 --- 效 率 30% ）， 背 面 入射 （ 要求 衬底 很薄 ， 10 微米 ， 以 便 在 可 见 光 范围 内， 都 有 良 好的光电响应特性—效率50%以上）。
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摄
像
管
5
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HDC-950
HDC-900
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优点：结构简单。 缺点： • 垂直分解力差---因为倾斜光线漏进垂直移位寄存器， 而 垂直 转移 时间长 ， 要 一 场 时间 （ 约 19ms）， 如 果画 面上有亮点，会有垂直拖道； • 灵敏度低（器件的开口率 只有40%）。 说明： • 为防止“开花”， 在各感光单元左侧有溢流 控制门和溢流阱（溢流沟道）， 用来吸收图像过亮部分势阱中溢出的电子。 • 垂直移位寄存器采用四相时钟驱动，水平移位寄存器 采用二相时钟驱动。