电视图像转换原理与电视信号

2.2 电子扫描----2.2.2 逐行扫描
实现逐行扫描偏转线圈中电流的波形图如下： 帧扫描电流波（锯齿波）形图：
2.2 电子扫描----2.2.2 逐行扫描
逐行扫描光栅
行逆程系数 和帧逆程系数 = THr / TH=18% = TVr / TV =8%
2.2 电子扫描----2.2.2 逐行扫描
景像上的任何一点可用下列函数来表示：
f (x, y, z,,t)
式中，t 表示时间，x, y, z 表示空间坐标， 代表光的波长 (颜色), 表示某点的光学特性， 既包括亮度又包括颜色
如立体彩色电视图像：
黑白电视黑白平面图像：
亮度 B fB (x, y, z,t)
色调 H fH (x, y, z, ,t)
连个绕组，分别绕在铁氧体磁环上。
2.2 电子扫描----2.2.1 电子束的偏转
电子束按一定的规律在靶面上或荧光屏上的运动过程，即图 像的分解与复合过程， 叫做扫描。 图像的分解：图像上的各像素的光学信息转变为顺序传送的 电信号的过程 图像的复合：把顺序传送的电信号再重现为光学图像的过程
………………….............
一幅完整的图像
N
图像的合成过程
由于人眼的视觉惰 性和发光材料的余 辉特性
2.2 电子扫描----2.2.2 逐行扫描
逐行扫描：电子束扫描从图像上端开始，从左到右、从上 到下以均匀速度依照顺序一行紧跟一行的扫描， 称为逐 行扫描。
电子束移动轨迹的集合就形成了矩形的扫描光栅。
2.2 电子扫描----2.2.2 逐行扫描
2.1 电视传像原理----2.1.2 图像的摄取与重现
光电靶：
•光敏半导体材料共性： 无光照时具有极高的电阻率；受光照 以后电阻率下降，电阻率的变化与光 通量成正比； • 当被摄的光学景物成像于光电靶上时 ，由于光学图像各部分的亮度不同， 靶面上各处的电阻率也不同，图像亮 处电阻小，图像暗处电阻大，则靶面 上形成了一幅与被摄光学图像明暗分 布相对应的电阻大小的分布图像，即 电子图像。
2.2 电子扫描----2.2.1 电子束的偏转
静电偏转
2.2 电子扫描----2.2.1 电子束的偏转
磁偏转（洛伦兹力方向的确定）：
F=B
正电荷
负电荷
2.2 电子扫描----2.2.1 电子束的偏转
显像管： 电子束的偏转：电子枪发射出来的电子束，只能在屏幕
中心产生一个光点，要使光点与图像摄取一样有规则的 移动（扫描），就要在显像管外附加一个磁偏转系统， 使电子束受力而偏转。 在显像管中磁场是两组通电线圈产生的，改变线圈中的 电流方向，就可以改变磁场的方向，从而使电子束作垂 直方向和水平方向的偏转。 改变磁场方向的线圈称为偏转线圈。行偏转线圈、场偏 转线圈
分光系统将景物的彩色光分解成3种基色光，并分别用3个
摄像管摄取，每只摄像管将图像信号转换为3个相应的基
色电信号
分色棱镜系统：
分光棱镜通常由三块或四块楔状多棱镜粘 合而成；
棱镜1和2的表面分别镀有多层干涉膜Mg和 Mb，使第一分色面和第二分色面形成双向 分色镜。
利用光波干涉原理可使进入棱镜的绿光在 第一个薄膜Mg表面反射出来，而红光和 蓝光则透射过去；同理，第二个薄膜Mb 表面使蓝光反射出来，红光透射过去。这 样，就可将进入棱镜的光分解成红、绿、 蓝三基色光。
电视摄像管中光电转换应用的是光电效应来实现的.
光电效应:金属中的自由电子在光的照射下， 吸收光能而逸出金属表面的现象 光电效应分两种： 外光电效应：光能量激发下发射电子，如金属钾、铯 内光电效应：在光能量的激发下改变其电阻(增加自由电子 量)，如半导体材料硫化锑 内光电效应的光电转换效率高于外光电效应。
• 荧光屏上的荧光粉以红、绿、蓝三基色点为一组彩色像素， 按一定规律组成。 • 图像的重现：空间混色法
• 荧光屏的发光强弱取决于冲击电子的数量和速度，电子束的
强弱由代表图像的三基色电信号来控制；
2.2 电子扫描----2.2.1 电子束的偏转
电子束的偏转方式：静电偏转 电磁偏转 静电偏转：靠静电场的作用使电子受力而发生偏转，偏转 系统是水平、垂直两对偏转板，偏转角小。示波管（示波 器） 电磁偏转：靠磁场的作用使电子受力而发生偏转，偏转系 统是行、场两副互相垂直的偏转线圈，偏转角大。 显像 管(电视机、电脑)。
行正程： 电子束从左到右的扫描过程称为行正程扫描。
行正程扫描所需的时间称为行扫描正程时间。用THt表示。
电子束从右到左的扫描过程称为行逆程扫描。
行逆程扫描所需的时间称为行扫描逆程时间。用THr表示。
行扫描周期 TH= THt + THr
2.2 电子扫描----2.2.2 逐行扫描
帧正程 电子束从上到下的扫描过程称为帧正程扫描。
只有行扫描
只有帧扫描
只有场逆程扫描轨迹
消除逆程后的正常扫描光栅
2.2 电子扫描----2.2.2 逐行扫描
在广播电视系统中，在行扫描与帧扫描的逆程期间不用来 传送图像信号；
逆程扫描线消失：在行、帧逆程期间，利用消隐脉冲来截 止扫描电子束。
电子束扫描过程：
电子束的面积
2.2 电子扫描----2.2.2 逐行扫描
第二章：电视图像转换原理与 电视信号
西藏大学理学院 彩色电视原理
1
2.1 电视传像原理----2.1.1 顺序传像原理
无线电广播中的声音信号、电视广播中的光学图像信号在
传送时首先都要转换成相应的电信号。
广播中声音的电信号：是时间的一维函数，即只随时间而
变化。
电视中光学图像电信号：是空间（二维、三维）和时间的
帧正程扫描所需的时间称为帧扫描正程时间。用TVt表示。
电子束从下到上的扫描过程称为帧逆程扫描。
帧逆程扫描所需的时间称为帧扫描逆程时间。用TVr表示。
帧扫描周期 TV = TVt + TVr
2.2 电子扫描----2.2.2 逐行扫描
实现逐行扫描偏转线圈中电流的波形图如下： 行扫描电流波（锯齿波）形图：
摄像管光电转换的基本工作原理：
信号电压
第一行 L
L
第二行 L H M L
RL 信号电流
第三行 L H
HL M
第四行 L H M L
•正极性图像信号：指图像信号的大小与景物的亮暗成正比，即
景物越亮，信号电平越高；
•负极性图像信号：指图像信号的大小与景物的亮暗成反比，即
景物越亮，信号电平越低;
2.1 电视传像原理----2.1.2 图像的摄取与重现
函数，即不同空间位置的光分布各有不同，同时该信号也是随
时间变换。
f (x, y, z,,t)
2.1 电视传像原理----2.1.1 顺序传像原理
• 客观的景物图像是 由无数个点的集合体， 每一个点都有它的光 学特性和几何位置， 而且它们的光学特性 随时间变化。
2.1 电视传像原理----2.1.1 顺序传像原理
2.2 电子扫描----2.2.1 电子束的偏转
在显像管中有两种偏转线圈：
行偏转线圈：产生的磁场是 垂？直方向的， 因此电子束穿 过磁场作 ？水方平向的运动。呈喇叭形，分成两个绕组，
分别位于显像管颈与锥体连接处的上、下方。
场偏转线圈：产生的磁场是 水？平方向的， 因此电 子束穿过磁场作 垂？直方向的运动。呈环形，也分成
• 扫奇数行的场叫奇数场； 隔行扫描过程： • 扫偶数行的场叫偶数场；
• 每帧图像经过两场扫描，所有像素全部扫
完。 偶数场开始点
1
9’
2
1’
3
2’
4
3’
5
4’
6
5’
7
6’
8
7’
9
8’
奇数场结束点 注意：两场光栅要均匀交错！！
2.2 电子扫描----2.2.2 逐行扫描
逐行扫描的特点
优点：简单、可靠。 缺点：传输图像要很宽的频带（fV >=48Hz,
Z>=500）。
2.2 电子扫描----2.2.3 隔行扫描
隔行扫描 是将一帧电视图像分成两场进行扫描（从上至 下一次为一场）。第一场扫出光栅的1、3、5、….等奇 数行，第二场扫第2、4、6、……等偶数行。
由于两个干涉膜的分光特性不可能完全符 合设计要求，因此在分光棱镜的三个出口
处各自固定了一个滤色片τR, τB，τG。
2.1电视传像原理----2.1.2 图像的摄取与重现
电视显像管（电光转换）：电光效应 电子束的产生：电子枪 电光转换：荧光粉 电子束的偏转：偏转线圈
2.1电视传像原理----2.1.2 图像的摄取与重现
灯丝
管 脚
透明导电极
光电导靶
阴极接地
输出图像信号
RL VT 靶压
聚焦极 0至300伏
加速极 300V
控制栅极 0至－50V
15至40V
光电靶：内光电效应
电子枪：真空玻璃管内的灯丝、阴极、控制栅极、加速极(第一阳
极)和聚焦极、网电极．
偏转线圈：水平偏转线圈；垂直偏转线圈
2.1 电视传像原理----2.1.2 图像的摄取与重现
像素是传送图像的信息单元，它的集合代表了图像总的信 息。
将图像分解成像素，然后顺2.1.1 顺序传像原理
图像的顺序传送： (相对于同时传送)
摄像器件
显像器件
同步电路
像素
开关S1、S2 既要快速转换(电子束扫描转换实现)， 同时要严格保持步调一致即收发端要同步工作， 收端每个像素的几何位置要与发端一一对应。
1 2 3 4 5 …………………… N 1 2 3 4 5 …………………… N
一幅完整的图像：由无数 多个像素组成
1 N …5 4 3 2 1 一个个像素