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1、 任 務(wù) 一 了 解 彩 色 電 視 信 號(hào)的 產(chǎn) 生 二 、 彩 色 電 視 信 號(hào) 的 形 成 和 傳 輸（ 1） 電 視 信 號(hào) 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(hào) (同 時(shí) 也 把 聲 音 的 強(qiáng) 弱變 化 轉(zhuǎn) 換 成 音 頻 伴 音 信 號(hào) )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(hào) 的 發(fā) 射 過 程a、 圖 像 信 號(hào) 的 發(fā) 射 過 程攝 像 機(jī)被 攝 圖 像 視 頻 電 信 號(hào) 放
2、大 調(diào) 制 發(fā) 射 天 線b、 伴 音 信 號(hào) 的 發(fā) 射 過 程伴 音 信 號(hào) 話 筒 音 頻 信 號(hào) 放 大 調(diào) 制 發(fā) 射 天 線 （ 3） 電 視 信 號(hào) 的 傳 播 低 頻 視 頻 信 號(hào) ， 調(diào) 制 到 射頻 載 波 上 變 成 射 頻 電 視 信 號(hào) ，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 到 用 戶 家 中 。 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(hào) 的 終 端 顯 示 射 頻 信 號(hào) 經(jīng) 解
3、調(diào) (檢 波 )還 原為 視 頻 電 視 信 號(hào) 和 音 頻 伴 音 信 號(hào) ，視 頻 電 視 信 號(hào) 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(hào) 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(hào) 的 接 收 過 程a、 圖 像 還 原 過 程高 頻 電 視 信 號(hào) 高 頻 調(diào) 諧 器 檢 波圖 像 中 頻 信 號(hào)視 頻 電 信 號(hào) 顯 像 管 還 原 成 原 圖 像b、 伴 音 還 原 過 程高 頻 電
4、視 信 號(hào) 高 頻 調(diào) 諧 器 中 頻 電 視 信 號(hào) 檢 波音 頻 電 視 信 號(hào) 音 頻 放 大 揚(yáng) 聲 器 2、 兩 個(gè) 重 要 概 念 （ 1） 調(diào) 制 給 每 套 電 視 節(jié) 目 選 擇 一 個(gè) 運(yùn) 載 工 具 ， 即 ： 載 波 ， 將 信 號(hào) 加 到 運(yùn) 載工 具 上 的 過 程 ， 就 叫 調(diào) 制 。（ 2） 載 波 信 號(hào) 的 運(yùn) 載 工 具 。 特點(diǎn) a、 傳 輸 距 離 遠(yuǎn)b、 不 同 節(jié) 目 信 號(hào) 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(hào) 的 過 程 3、 電 子
5、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(hào) 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(shí) ， 先 將 圖像 在 垂 直 方 向 切 割 成 一 條 一 條 的 信 號(hào) ， 相 當(dāng) 于 一 條 掃 描 線 ， 然 后 按 從 左至 右 的 順 序
6、 傳 輸 出 去 ， 在 接 收 端 再 將 送 來 的 一 排 一 排 的 信 號(hào) 照 原 樣 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(shí) ，屏 幕 一 片 白 光 ， 稱 之 為 光 柵 。 電 子 束 水 平 方 向 的 運(yùn) 動(dòng) 稱 為 行 掃 描 ， 電 子 束 垂 直 方 向 的 運(yùn) 動(dòng)稱 為 場(chǎng) 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(dòng) 稱 為逐 行 掃 描 。 電 子 束 逐 行 掃 描 如 圖 。（ 一 ） 逐 行 掃 描1、
7、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 的 幀 圖 像 數(shù) 。 fv來 表 示 ， fv=25HZ幀 周 期 ： 掃 描 一 幀 圖 像 所 需 要 的 時(shí) 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(guó) 規(guī) 定 每 一 幅 圖 像 掃 描625行 ， 則 fH=625*25=15625HZ行 周 期 ： 水 平 掃 描 一 行 的 時(shí) 間 。 用 TH或 H來 表 示 ， TH或 H= 1 fH=1 15625=64*
8、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(gè) 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(gè) 像 素 ： 若CRT屏 幕 的 寬 高 比 ： 4 :3圖 像 水 平 方
9、 向 像 素 ： 575*（ 4 3） 766個(gè) 像 素一 幀 圖 像 的 像 素 ： 575*766 44萬 個(gè) 像 素每 秒 掃 描 25幀 圖 像 ， 則 每 秒 在 屏 幕 顯 現(xiàn) 的 像 素 有 ： 25*44萬 =1100萬 個(gè)每 相 鄰 兩 個(gè) 像 素 電 壓 不 同 ， 也 就 是 說 每 秒 圖 像 信 號(hào) 電 壓 變 化 為 ： 1100 2萬 =550萬 次 5.5MH Z為 留 有 余 量 ， 我 國(guó) 規(guī) 定 ， 圖 像 信 號(hào) 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
10、 ， 采 用 逐 行 掃 描 方 式 時(shí) ， 信 號(hào) 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(chǎng) 進(jìn) 行 掃 描 ， 一 場(chǎng) 掃 1、 3、5、 奇 數(shù) 行 ， 稱 奇 數(shù) 場(chǎng) ； 下 一 場(chǎng) 掃 2、 4、 6、 偶 數(shù) 行 ， 稱 偶數(shù) 場(chǎng) 。 如 此 反 復(fù) 。 隔 行 掃 描 重 現(xiàn) 圖 像 必 須 保 證 兩 場(chǎng) 光 柵 正 確 鑲 嵌 如 圖 所示 。（ 一 ） 隔 行 掃 描 2、 相 關(guān) 概 念 ：場(chǎng) 頻 ： 每 秒 掃 描 的 場(chǎng) 次 數(shù) ， fZ來 表 示 ， fZ=fv*2=50HZ場(chǎng) 周
11、 期 ： 掃 描 一 場(chǎng) 所 用 的 時(shí) 間 ， TZ來 表 示 ， TZ=1 fZ=1 50=20ms每 場(chǎng) 掃 描 行 數(shù) ： 625 2=312.5行正 程 ： 312.5-25=287.5行逆 程 ： 25個(gè) 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(chǎng) 頻為 60H Z， 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
12、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(shí) 代 圖 像 格 式 相 對(duì) 單 一 ， 在 模 擬 電 視 向 數(shù) 字 電 視 過 渡 的 時(shí) 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(hào) 視 頻 信號(hào) 又 稱 全 電視
13、 信 號(hào) ， 黑白 全 電 視 信號(hào) 包 括 圖 像信 號(hào) 、 復(fù) 合消 隱 信 號(hào) 、復(fù) 合 同 步 信號(hào) 。 全 電 視信 號(hào) 波 形 如圖 所 示 。 1 圖 像 信 號(hào) 的 位 置 一 、 圖 像 信 號(hào) 圖 像 信 號(hào) 出 現(xiàn) 在 行正 程 期 間 。 含 有 行 同 步 、行 消 隱 信 號(hào) 的 視 頻 信 號(hào)波 形 及 相 互 關(guān) 系 如 圖 所示 。 圖 中 為 行 正 程 時(shí) 間 。 一 、 圖 像 信 號(hào) 圖 像 信 號(hào) 是 電 平 高 低 反 應(yīng)圖 像 亮 暗 的 電 信 號(hào) 。 特 點(diǎn) ： 具 有 單 極 性 和 脈 沖性 。 均 勻 階 梯 波 電 視 圖 像 及 對(duì)
14、應(yīng) 波 形 。 2 圖 像 信 號(hào) 的 幅 度 與 波 形 一 、 圖 像 信 號(hào) 圖 像 信 號(hào) 及 對(duì) 應(yīng) 的 負(fù) 極 性 波 形 如 圖 ， 分 析 可 知 ： 圖 像 信 號(hào) 的 頻 率 范 圍為 0 6 MH z 。 3 圖 像 信 號(hào) 的 頻 率 二 、 消 隱 信 號(hào) 1 行 消 隱 脈 沖 ： 寬 度 12 s ，每 行 一 個(gè) 。 作 用 ： 提 供 電 子 束 消 隱 寬 度 、 視 頻 信 號(hào) 基 準(zhǔn) 電 平 的 信 息 。 包 括 行 消 隱脈 沖 和 場(chǎng) 消 隱 脈 沖 。 復(fù) 合 消 隱 脈 沖 的 波 形 如 圖 所 示 。 2 場(chǎng) 消 隱 脈 沖 ： 寬 度 2
15、5H (H 指一 行 即 (64 25 + 12) s = 1 612 s ) 每 場(chǎng) 一 個(gè) 。 三 、 同 步 信 號(hào) 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(shí) 刻 。寬 度 4.7 s， 每 行 一 個(gè) 。 作 用 ： 提 供 掃 描 頻 率 和 相 位 信 息 的 信 號(hào) 。 包 括 行 同 步 脈 沖 和 場(chǎng) 同 步 脈 沖 。 2 場(chǎng) 同 步 脈 沖 ： 提 供 場(chǎng) 掃 描 頻 率 和相 位 信 息 ， 前 沿 表 征 場(chǎng) 逆 程 開 始 的 時(shí) 刻 。寬 度 2.5 H = 160 s ， 每 場(chǎng) 一
16、 個(gè) 。 行 同 步 、 場(chǎng) 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 與 圖 像 信 號(hào) 相 反 的 電 平 范 圍 ， 幅 度 為 0.3 V。 三 、 同 步 信 號(hào) 3 槽 脈 沖 ： 在 場(chǎng) 同 步 期 間 提 供 行 同 步 信 息 ， 使 得 即 使 在 場(chǎng) 同 步 期 間 也 不丟 失 行 同 步 信 息 。 在 2.5 H 場(chǎng) 同 步 期 內(nèi) 開 5 個(gè) 槽 ， 為 每 半 行 開 一 個(gè) 槽 ， 槽 寬 4.7 s。 4 前 均 衡 脈 沖 ： 保 證 隔 行 掃 描 光 柵
17、的 精 確 鑲 嵌 。 場(chǎng) 同 步 之 前 設(shè) 置 5 個(gè) 前均 衡 脈 沖 ， 每 半 行 一 個(gè) ， 寬 度 為 2.35 s 。 5 后 均 衡 脈 沖 ： 為 波 形 對(duì) 稱 。 在 場(chǎng) 同 步 脈 沖 后 也 設(shè) 置 5 個(gè) 后 均 衡 脈 沖 。 每 半 行 一 個(gè) ， 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(hào) 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(hào) 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
18、 是 黑 白 圖 像 。 逆 兼 容 ： 彩 色 電 視 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(hào) 不 能 直 接 采 用 R、 G、 B 信 號(hào) ， 為 兼 容 選 為 亮 度信 號(hào) 和 色 差 信 號(hào) 。 1 亮 度 信 號(hào) 將 攝 像 機(jī) 輸 出 的 三 基 色 信 號(hào) 電 壓 ， 按 亮 度 方 程 ：三 、 亮 度 信 號(hào) 和 色 差 信 號(hào)VY = 0.30 VR + 0.59 VG + 0.11VB 11.0:59.0:3.0/1:/
19、1:/1 321 RRR 用 矩 陣 電 路 可 得 到亮 度 信 號(hào) 電 壓 。 亮 度 信號(hào) 電 阻 矩 陣 電 路 如 圖 所示 。 2 色 差 信 號(hào) 色 差 信 號(hào) 與 三 基 色 信 號(hào) 的 關(guān) 系 為 ： 如 用 電 壓 形 式 表 示 為 ：R - Y = 0.7R - 0.59 G 0.11B G - Y = - 0.37R + 0.41 G 0.11BB - Y = - 0.3R - 0.59 G + 0.89BV R-Y = 0.70 VR - 0.59 VG - 0.11VBVB-Y = - 0.30 VR - 0.41VG - 0.11VBV B-Y = - 0.30
20、 VR 0.59VG + 0.89 VB 用 矩 陣 電 路 得 到 。 三 、 亮 度 信 號(hào) 和 色 差 信 號(hào) 為 兼 容 ， 要 求 在 0 6 MH z 帶 寬 范 圍 內(nèi) 把 亮 度 和 色 度 信 號(hào) 都 傳 送 出 去 。考 慮 重 現(xiàn) 圖 像 的 清 晰 度 ， 亮 度 信 號(hào) 帶 寬 必 須 采 用 0 6 MH z。 根 據(jù) 人 眼 對(duì) 彩色 細(xì) 節(jié) 分 辯 力 低 的 特 點(diǎn) ， 可 將 色 差 信 號(hào) 頻 帶 壓 縮 至 0 1.3 MH z。一 、 大 面 積 著 色 原 理 與 色 差 信 號(hào) 的 頻 帶 壓 縮 彩 色 電 視 圖 像 中 低 頻 部 分 (表
21、現(xiàn) 為 大 面 積 )， 既 有 亮 度 信 號(hào) 也 有 色 度 信 號(hào) ；高 頻 部 分 (圖 像 細(xì) 節(jié) )， 只 有 亮 度 信 號(hào) 沒 有 色 度 信 號(hào) ， 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 色 差 信 號(hào) 的 頻 譜 分 布 規(guī) 律 與 亮 度 信 號(hào) 相 同 ， 只 是 帶 寬 窄 ， 為 0 1.3 MH z。為 了 使 它 和 亮 度 信 號(hào) 的 主 譜 線 錯(cuò) 開 ， 選 擇 一 個(gè) 副 載 波 fSC， 其 頻 率 足 夠 高 且 數(shù)值
22、合 適 ， 將 色 差 信 號(hào) 對(duì) 它 調(diào) 幅 ， 使 調(diào) 制 后 色 度 信 號(hào) 的 頻 譜 搬 到 0 6 MH z 的 高頻 端 ， 并 插 到 亮 度 信 號(hào) 譜 線 群 間 ， 實(shí) 現(xiàn) 頻 譜 交 錯(cuò) 或 頻 譜 間 置 ， 故 此 稱 為 頻 譜交 錯(cuò) 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(hào) 振 幅 的 絕 對(duì) 值 。 （ 3） 調(diào) 制 信 號(hào) 為 正 ， 平 衡 調(diào) 幅 波
23、與 載 波同 相 ； 調(diào) 制 信 號(hào) 為 負(fù) ， 平 衡 調(diào) 幅 波 與 載 波 反相 。 為 使 一 個(gè) 載 頻 攜 帶 兩 個(gè) 色 度 信 號(hào) 信 息 ， 采 用 了 將 ( B - Y )信 號(hào) 對(duì) 0 副載 波 平 衡 調(diào) 幅 ， 得 到 （ B Y ） sinSC色 度 分 量 ； （ R Y ） 信 號(hào) 對(duì) 90 副載 波 平 衡 調(diào) 幅 ， 得 到 （ R Y） cosSC色 度 分 量 ， 兩 色 度 分 量 相 加 后 為 正 交平 衡 調(diào) 幅 信 號(hào) 。 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
24、 解 調(diào) 、 分 開 。 兩 色 度 分 量 信 號(hào) 相 加 后 ， 得 到 色 度 信 號(hào) F 為 ：二 、 正 交 平 衡 調(diào) 幅 tVtVF scYBscYR sincos 二 、 正 交 平 衡 調(diào) 幅 2YB2YR )()( VVF YB YRarctan VV 由 圖 可 見 ， 黃 條 的 最 高 電 平 超 出 白 電 平 為 0.79， 會(huì) 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(huì) 破 壞 同 步 。 因 此 需 對(duì) 色 度 信 號(hào) 進(jìn) 行 壓 縮處 理 。 計(jì) 算 出 壓 縮 系 數(shù) 為三 、 色 度 信 號(hào)
25、的 壓 縮 V、 U 信 號(hào)a = 0.877 , b = 0.493 壓 縮 后 的 色 度 信 號(hào) 可 寫 成 ： YR877.0 VV YB493.0 VU 優(yōu) 點(diǎn) ： 色 度 信 號(hào) 處 理 過 程 簡(jiǎn) 單 ； 亮 、 色 信 號(hào) 頻 譜 最 大 間 距 錯(cuò) 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(duì) 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 。
任務(wù)一彩色電視信號(hào)的形成與傳輸
