数字电视原理 03_第三章_彩色电视摄像原理
《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
1.信号源
2.信号接收和解码
接收到的信号经过天线或有线电缆进入电视机，然后被解码器解码。
解码器将这些信号分为图像和声音两个部分。
3.图像信号分解
解码后的图像信号被送入一个电路，该电路会将原始信号分解成红、绿、蓝三个颜色通道，也称为RGB信号。
这是根据人眼对彩色图像的感知
和三基色加法原理来设计的。
三基色是指红(Red)、绿(Green)和蓝(Blue)，它们可以组合产生所有其他颜色。
4.电子枪发射电子束
5.电子束打击荧光屏
电子束通过一个电子透镜系统，将电子束定向打到彩色电视机的荧光
屏上。
荧光屏是一种特殊的玻璃屏幕，上面有大量的荧光材料覆盖。
荧光
材料可以在电子束击中时发出不同颜色的光。
6.荧光屏上的荧光材料发光
当电子束击中荧光屏上的荧光材料时，荧光材料会被激发并发出红、绿、蓝三个基本颜色的光。
荧光屏上的一小块区域对应于一小块电子束，
通过控制每个电子枪的强度，可以控制每个像素的亮度和颜色。
7.彩色图像的重建
荧光屏上发光的三种颜色的光叠加在一起，形成完整的彩色图像。
当
我们离开电视机时，这些光会进入我们的眼睛，并被我们的大脑解码成彩
色图像。
总结：
彩色电视机的工作原理基于三基色加法原理，通过电子枪发射电子束，将荧光屏上的荧光材料激发发光，最终形成彩色图像。
通过控制电子束的
强度和荧光材料的颜色，可以实现对图像的亮度和颜色的控制。
这种工作
原理不仅适用于彩色电视机，也适用于其他使用彩色图像的设备，如计算
机显示器和手机屏幕等。
彩色电视机原理
彩色电视机原理
彩色电视机是一种能够显示彩色图像的电视设备，其工作原理涉及到颜色混合、扫描、信号解调等多个方面。
在彩色电视机的显示过程中，需要经过图像源、信号处理、显示器等多个环节。
下面将详细介绍彩色电视机的原理。
首先，彩色电视机的图像源可以是摄像机、录像机、数字信号源等。
这些图像
源会将彩色图像信号转换成电信号，并通过天线、有线电视等方式传输到电视机。
其次，彩色电视机接收到电信号后，会经过信号处理环节。
在这个环节中，电
视机会对接收到的信号进行放大、解调、滤波等处理，以保证信号的质量和稳定性。
同时，彩色电视机还会对信号进行分解，分成亮度信号（Y信号）和色度信号（I、Q信号）。
然后，彩色电视机会通过扫描的方式将处理后的信号显示在屏幕上。
彩色电视
机的屏幕是由许多发光的像素点组成的，通过控制每个像素点的亮度和颜色，可以显示出丰富的彩色图像。
在扫描过程中，彩色电视机会按照一定的顺序逐行扫描屏幕上的像素点，从而形成完整的图像。
最后，彩色电视机会根据接收到的亮度信号和色度信号来控制每个像素点的亮
度和颜色。
通过混合这两种信号，彩色电视机可以显示出丰富的彩色图像。
同时，彩色电视机还会对显示的图像进行调整，以保证图像的清晰度和色彩的准确性。
总的来说，彩色电视机的原理涉及到图像源、信号处理、显示器等多个环节。
通过这些环节的协同作用，彩色电视机能够显示出清晰、丰富的彩色图像，为人们的生活带来了便利和乐趣。
彩色电视的工作原理
彩色电视的工作原理
彩色电视的工作原理是基于三原色混合的原理。
彩色电视屏幕是由非常多的像素点组成的，每个像素点都可以显示红、绿、蓝三种基本颜色中的一种或者多种。
在彩色电视的屏幕上，每一个像素点都有三种发光物质：红色荧光物质、绿色荧光物质和蓝色荧光物质。
当显示器接收到一个彩色信号时，它会根据这个信号的强度来控制每个像素点的三种颜色的亮度的比例。
信号的三个分量表示三种基本颜色的亮度，这些信号通过电子元件在电视屏幕上控制像素点的亮度。
当一个像素点的红、绿、蓝三种荧光物质同时发光，并且亮度比例合适时，人眼会感知到一个特定的颜色。
通过调整每个像素点三种颜色的亮度比例，彩色电视能够显示出各种颜色。
例如，如果一个像素点的红色和绿色的亮度增加，而蓝色的亮度减小，那么该像素点会显示出黄色。
这种基于三原色的混合原理能够表现出广泛的颜色范围和细腻的色彩变化。
同时，彩色电视还可以利用扫描线的方式逐行刷新屏幕，以呈现动态的画面效果。
总的来说，彩色电视的工作原理是通过控制像素点的红、绿、蓝三种颜色的亮度比例来显示各种颜色，从而实现彩色图像的显示。
[图文]彩色电视摄像机的工作原理及应用
![[图文]彩色电视摄像机的工作原理及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/21f866e9d05abe23482fb4daa58da0116c171ffb.png)
[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是通过将传输的黑白图像信号分解为红、绿、蓝三个基本颜色的信号，再通过叠加这三个颜色的光来还原彩色图像。
具体来说，彩色电视机的工作原理包括以下几个步骤：
1. 图像信号输入：图像信号源（例如电视节目、DVD等）将
图像信号传输到电视机中。
这些信号由控制部分（例如电视机的主板）处理，并送到后续的电子元件中。
2. 讯号解调：传输过程中的图像信号是以载频的方式传输的，彩色电视机需要将这种调制的信号还原为原始的图像信号。
这个过程称为讯号解调。
通过解调，得到了黑白图像信号。
3. 颜色解码：通过颜色解码电路，将黑白图像信号分解为红、绿、蓝三个基本颜色信号。
这是通过采用彩色差拣选的方式实现的。
4. 发射电子束：彩色电视机使用显象管（CRT）技术，其中包括一个电子枪。
红、绿、蓝三个基色的信号通过对应的发射电子枪产生电子束。
这些电子束经过加速和聚焦，从而形成了定位准确的电子束。
5. 荧光屏发光：电子束轰击带有荧光材料的屏幕上时，荧光屏上的物质会受到激发并发光。
红、绿、蓝三个基色的荧光产生了不同波长的光，从而形成彩色图像。
6. 图像显示：荧光屏上发光的图像经过透明的阴极射线管（CRT）面板，通过玻璃面板和其后续的光学系统，最终达到观察者的眼睛。
通过这个工作原理，彩色电视机能够还原传输过来的彩色图像，并展示给用户观看。
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
彩色电视机 原理
彩色电视机原理彩色电视机是一种能够显示彩色图像的电视设备。
它的原理基于光的三原色理论和电子束扫描技术。
彩色图像的显示依赖于光的三原色理论。
根据这一理论，任何一种颜色都可以通过混合红、绿、蓝三种基本颜色的光来得到。
因此，彩色电视机需要能够分别发射红、绿、蓝三种颜色的光。
为此，彩色电视机内部配备了三种发光器件，分别是红色发光二极管（LED）、绿色发光二极管和蓝色发光二极管。
当这三种发光二极管同时发光时，它们的光就能够合成各种颜色的光。
彩色电视机利用电子束扫描技术来显示图像。
这是一种基于电子的物理现象的技术，它利用电子束在屏幕上扫描并逐行显示图像。
具体过程如下：首先，彩色电视机会将输入的图像信号分解为红、绿、蓝三个分量信号。
然后，这三个分量信号会分别经过三个电子枪，产生三个电子束。
这三个电子束会被聚焦并加速，然后通过电子束偏转系统控制它们的运动轨迹。
电子束在屏幕上以一定的速度从上到下扫描，每扫描一行，电子束就会发射出相应颜色的光。
当电子束扫描完整个屏幕后，一幅完整的彩色图像就被显示出来了。
彩色电视机的原理使得我们能够在家中欣赏到丰富多彩的图像。
无论是观看电影、体育比赛还是玩游戏，彩色电视机都能够给我们带来更加逼真的视觉体验。
同时，彩色电视机的原理也为后续的显示技术发展提供了基础。
例如，液晶电视、LED电视等新型显示技术都是基于彩色电视机的原理进行改进的。
彩色电视机的原理是基于光的三原色理论和电子束扫描技术。
它通过发射红、绿、蓝三种颜色的光并利用电子束扫描来显示彩色图像。
彩色电视机的原理不仅实现了对彩色图像的显示，也为后续的显示技术发展提供了基础。
它让我们在家中能够享受到更加逼真的视觉体验，丰富了我们的生活。
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第三章彩色电视摄像原理课程邮箱：tv_cauc@ ，密码：123456
王晓亮
wxl_ee@
中国民航大学电子信息工程学院
天津市智能信号与图像处理重点实验室
模拟通信系统框图
第三章彩色电视摄像原理
3.1 CCD固体摄像器件
3.2 三基色信号的产生
3.3 彩色电视摄像机
3.4 电视系统的γ校正
3.1 CCD固体摄像器件
CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件） 一种光电转换器件
3.1 CCD固体摄像器件
3.1 CCD固体摄像器件
CCD摄像器件的主要类型 行间转移式（IT）
帧转移式（FT）
帧行间转移式（FIT）
3.1 CCD固体摄像器件
行间转移式（IT）
感光单元：
•场正程积累电荷
寄存器：
•场消隐：右移
•场正程的行消隐：下移一行
•场正程的行正程：输出一行
3.1 CCD固体摄像器件
行间转移式（IT）
优点：结构简单。
缺点：
•（1）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；
•（2）灵敏度低（器件的开口率只有40%）。
3.1 CCD固体摄像器件
帧转移式（FT）
感光单元：
•场正程积累电荷
寄存器：
•场消隐：整帧下移
•场正程的行消隐：下移一行
•场正程的行正程：输出一行
3.1 CCD固体摄像器件
帧转移式（FT）
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。
3.1 CCD固体摄像器件
帧行间转移式（FIT）
感光单元：
•场正程积累电荷
寄存器：
•场消隐：右移再整帧下移
•场正程的行消隐：下移一行
•场正程的行正程：输出一行
3.1 CCD固体摄像器件
帧行间转移式（FIT）
特点：由于电荷包转移迅速（1微秒），勿需
机械快门，另外，从垂直移位寄存器转移到存
储部分时，不象IT 那样在场正程一行一行慢慢转移（19 ms），而是在场消隐很快的转移（20微秒）垂直拖道比IT小得多(1/1000)。
性能最佳，但工艺复杂，价格高。
3.1 CCD固体摄像器件
电子快门
作用：使摄像机拍摄高速运动物体时，重现图像不模糊（CCD器件上每一个像素，要经一场时间的电荷积累） 原理：缩短积累电荷时间，将极短时间积累的电荷读出 实现方法：将一场时间积累的电荷分两次读出，第一次舍弃掉（通过溢流沟道上加高电位），舍弃后重新积
累，到达场消隐时再读出作为图像信号
第三章彩色电视摄像原理
3.1 CCD固体摄像器件
3.2 三基色信号的产生
3.3 彩色电视摄像机
3.4 电视系统的γ校正
3.2 三基色信号的产生
3.2 三基色信号的产生
白平衡
摄像机在拍摄无色调的景物（如白色、灰色的
物体）时要求输出的R、G、B三个基色信号电平相同，称为摄像机的白平衡。
只有电平相同的三个基色信号送给显示设备才
能重现无色调白色。
摄像机的白平衡是通过调节红、蓝色信号放大
器的增益来实现的，而且是自动完成的（需手
工按下开关）。
3.2 三基色信号的产生 分色棱镜
第三章彩色电视摄像原理
3.1 CCD固体摄像器件
3.2 三基色信号的产生
3.3 彩色电视摄像机
3.4 电视系统的γ校正
3.3 彩色电视摄像机
摄像机类型
按摄像机的性能和用途可分为•广播级摄像机
•专业级摄像机
•家用级摄像机
3.3 彩色电视摄像机
广播级摄像机
应用于广播电视领域，图像质量非常高，性能
全面。
价格贵，体积大，重量重。
如SONY公司的数字BETACAM系列、BETACAMS－X
系列，松下的DVCPRO50系列，JVC的数字D－9格式的产品等属于这种标清设备。
3.3 彩色电视摄像机 广播级摄像机
3.3 彩色电视摄像机 广播级摄像机
3.3 彩色电视摄像机
专业级摄像机
因多应用于广播电视以外的专业领域而得名。
也可用于新闻采访和演播室制作艺术要求不高的节目。
轻便、价钱便宜，图像质量低于广播专用的摄像机。
比如SONY的DVCAM系列／松下的DVCPRO系列／
JVC的专业DV格式等都是属于这一级别的。
3.3 彩色电视摄像机 专业级摄像机
3.3 彩色电视摄像机
家用级摄像机
经济，小巧，操作方便。
主要应用于图像质量要求不高的场合。
常见的DV格式的数字掌中宝摄像机都属于这种类型
3.3 彩色电视摄像机 家用级摄像机
3.3 彩色电视摄像机 电视播音员提词器
3.3 彩色电视摄像机
电视的编辑
线性编辑：从磁带按顺序重放选择需要的素材 非线性编辑：从硬盘中随机选取需要的素材
电视的编辑
3.3 彩色电视摄像机
非线性编辑系统
广播级：
•Avid、苹果、大洋、新奥特等公司的系统 专业级：Adobe Premiere
家用级：绘声绘影、Windows Movie Maker
3.3 彩色电视摄像机 电视的播出
第三章彩色电视摄像原理
3.1 CCD固体摄像器件
3.2 三基色信号的产生
3.3 彩色电视摄像机
3.4 电视系统的γ校正
亮度畸变，色度畸变
3.4 电视系统的γ校正
显像管光电转换特性
导致亮度的非线性失真
3.4 电视系统的γ校正
γ校正
显像管的电-光转换特性
电信号的传输 摄像器件的光-电转换特性
电视系统的总传输特性
3
3γP
P U K B =22γS
P U K U =11γS S B K U =γγγγγγγS S P KB B K K K B ==3213231
23
3.4 电视系统的γ校正
γ校正——使电视系统总的γ值为1
3.4 电视系统的γ校正
γ校正
没有γ校正前
γ为2.0的校正
10.3 电视系统γ校正 γ不为1时对重现图像的影响
10.3 电视系统γ校正
电视系统的γ校正
目的：使整个系统的γ=1，通常在摄像机里进行
γ
1=1 ，γ
3
=2.2（黑白显像管）或2.8（彩色显像管）
γ
2
= 0.45（黑白摄像机）
或0.35（彩色摄像机）
由摄像机中设置非线性放大器实现
说明：实际彩色摄像机的γ值为0.45，使系统的γ值为1.26，让图像彩色更鲜艳。
小结
什么叫CCD，CCD的功能是什么？
白平衡
什么叫白平衡？摄像机如何实现白平衡？ 伽玛校正
概念，常见设备伽玛系数。