1、第三章 電視技術根底第三章 電視技術根底圖像信號的攝取與傳送電視掃描視覺特性與三基色原理全電視信號第一節 圖像信號的攝取與傳送圖像信號的攝取第一節 圖像信號的攝取與傳送圖像信號的攝取圖像信號的攝取圖2-1彩色攝像機組成框圖第一節 圖像信號的攝取與傳送圖像信號的傳送第一節 圖像信號的攝取與傳送圖像信號的傳送圖2-2 圖像信號的發射過程第一節 圖像信號的攝取與傳送第一節 圖像信號的攝取與傳送一、圖像的分解與傳送景物信息是三維空間和時間的函數 黑白電視只需景物亮度信息電信號只是時間的函數1、像素的概念第一節 圖像信號的攝取與傳送在圖像處置系統中，這些組成畫面的細小單元稱為像素。一、圖像的分解與傳送1

2、、像素的概念第一節 圖像信號的攝取與傳送像素越小，單位面積上的像素數目就越多，由其構成的圖像就越明晰。像素的亮度既是空間的函數，也是時間的函數一、圖像的分解與傳送電視系統中把構成一幅圖像的各像素傳送一遍稱為進展了一個幀處置，或稱為傳送了一幀，每幀圖像由許多像素組成。 第一節 圖像信號的攝取與傳送2圖像幀一、圖像的分解與傳送第一節 圖像信號的攝取與傳送3同時制傳送實際上講，可同時把不同位置上具有不同亮度的像素轉變成相應的電信號，再分別用各個相應信道把這些信號同時傳送出去。一、圖像的分解與傳送第一節 圖像信號的攝取與傳送3同時制傳送實際上講，可同時把不同位置上具有不同亮度的像素轉變成相應的電信號，

3、再分別用各個相應信道把這些信號同時傳送出去。無法實現一、圖像的分解與傳送第一節 圖像信號的攝取與傳送4 順序制傳送一、圖像的分解與傳送視覺暫留第一節 圖像信號的攝取與傳送4 順序制傳送實踐運用根據人的視覺惰性，可把組成一幀圖像的各個像素的亮度按一定順序一個一個地轉換成相應的電信號并依次傳送出去，接納端再按同樣順序將各個電信號在對應位置上轉變成具有相應亮度的像素。一、圖像的分解與傳送第一節 圖像信號的攝取與傳送4順序制傳送實踐運用根據人的視覺惰性，可把組成一幀圖像的各個像素的亮度按一定順序一個一個地轉換成相應的電信號并依次傳送出去，接納端再按同樣順序將各個電信號在對應位置上轉變成具有相應亮度的像

4、素。一、圖像的分解與傳送這種像素的順序制傳送具有兩個特點：第一是要求傳送速度快。只需傳送迅速，傳送時間小于視覺暫留時間，重現圖像才會給人以延續無跳動的覺得；第二是傳送要準確。每個像素一定要在輪到它傳送時才被轉換、傳送，并被接納。且收、發雙方每個像素被轉換、復原的的幾何位置要一一對應。即收發雙方應同步任務，同步在電視系統中是非常重要的。 第一節 圖像信號的攝取與傳送4順序制傳送實踐運用一、圖像的分解與傳送第一節 圖像信號的攝取與傳送5順序轉換的實現 掃描一、圖像的分解與傳送將組成一幀圖像的像素，按順序轉換成電信號的過程或逆過程稱為掃描。從左至右的掃描稱為行掃描；自上而下的掃描稱為幀(或場)掃描。

5、CRT電視系統中，掃描多是由電子槍進展的，通常稱其為電子掃描。經過電子掃描與光電轉換，就可以把反映一幅圖像亮度的空間與時間的函數，轉換為只隨時間變化的單值函數電信號，從而實現平面圖像的順序傳送二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送1光電導攝像管與光電轉換光電導攝像管是一種電真空器件。它主要由鏡頭、光電靶、電子槍燈絲、聚焦線圈和偏轉線圈組成。光電靶由光敏半導體資料構成，具有受光作用之后電阻率變小的性能，靶面上的光圖像使靶面各單元受光照的強度不同，因此其各單元的電阻率不同，與較亮像素對應的靶單元阻值較小，與較暗像素對應的靶單元阻值較大。這樣一幅因像上各像素的不同亮度就表現為靶面上各單

6、元的不同電阻值。二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送從攝像管陰極發射出來的電子束，在電子槍的電場及偏轉線圈的磁場力作用下，高速、順序地掃過靶面各單元。當電子束接觸到靶面某單元時，就使陰極、信號板(靶)、負載、電源構成一個回路。在負載RL中就有電流流過，其電流大小取決于光電靶在該單元的電阻值大小。光照強處，對應阻值較小、流過負載的電流就較大，因此RL兩端產生的壓降也就較大，輸出信號的電位也就越低。1光電導攝像管與光電轉換二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送2CCD單元與光電轉換威拉德博伊爾喬治史密斯高錕二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送2CCD單

7、元與光電轉換線陣CCD面陣CCDCCD全稱電荷耦合器件，它具備光電轉換、信息存貯和傳輸等功能，具有集成度高、功耗小、分辨力高、動態范圍大等優點。 CCD圖像傳感器被廣泛運用于生活、天文、醫療、電視、通訊以及工業檢測和自動控制系統。CCD單元的構造二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送2CCD單元與光電轉換CCD單元的構造二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送2CCD單元與光電轉換光電轉換和電荷存儲二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送2CCD單元與光電轉換CCD的構造與電荷轉移 每三個電極為一組，每個電極分別與三個位相不同的時鐘脈沖電壓V1、V2、V3

8、；分別稱為三相驅動時鐘脈沖電壓，相應的CCD稱為三相式。電荷轉移二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送2CCD單元與光電轉換CCD的構造與電荷轉移 三相驅動時鐘脈沖波形 電荷轉移二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送2CCD單元與光電轉換電荷轉移1t=t1時 ，V1電極處于高電平，而V2電極處于低電平。故在V1下構成勢阱，少數載流子會被搜集到較深的勢阱中，構成電荷包。 2t=t2時 ，V1電極上柵壓小于V2電極上柵壓，故V1電極下勢阱變淺， V2勢阱變深，電荷更多流向V2電極下。由于勢阱的不對稱性，“左淺右深，電荷只能朝右轉移 二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信

9、號的攝取與傳送2CCD單元與光電轉換電荷轉移3t=t3時 ,V2電極處于高電平,而V1電極處于低電平，故電荷聚集到V2電極下，實現了電荷從V1電極下到V2電極下的轉移。 4同理可知，t=t4時 ，電荷包從上一位的電極下轉移到下一位的電極下。因此，時鐘脈沖經過一個周期，電荷包在CCD上挪動一位。 二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送2CCD單元與光電轉換電荷轉移二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送3面陣CCD攝像器件幀間轉移型CCD成像區、存儲區和程度移位存放器三部分組成I1I2I3輸出R1R2R3S1S2S3單

10、元隔離層成象區存儲區讀出存放區遮光部分光照部分二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送3面陣CCD攝像器件幀間轉移型CCD(4)下一場正程期間，成像區重新積累電荷，存儲區開場轉移和輸出電荷。(1)場正程期間，成像區完成光電轉換并積累電荷；(2)場消隱期間，成像區積累的整場信號電荷迅速轉移到對應的存儲區；(3)在行逆程期間，將一行光生電荷送進讀出存放器；行正程期間，使這一行信號向輸出構造轉移；二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送3面陣CCD攝像器件幀間轉移型CCD缺陷：1尺寸較大2每個光敏區既作感光單元，又作移位單元，會產生垂直拖尾景象。二、掃描的實現與光電轉換第一節

11、 圖像信號的攝取與傳送3面陣CCD攝像器件行間轉移型CCD行間轉移式CCD構造 感光單元、程度移位存放器和垂直移位寄存器三部分組成二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送3面陣CCD攝像器件行間轉移型CCD(1)場正程期間，成像區完成光電轉換并積累電荷；(2)場消隱期間，成像區積累的電荷迅速轉移到對應的垂直移位存儲器；(3)在行逆程期間，垂直移位存儲器的電荷向下轉移一個單元；最下行的電荷進入程度移位存放器；(4)下一場正程期間，程度移位存放器將一行電荷順序移至輸出端。二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送3面陣CCD攝像器件行間轉移型CCD缺陷：1感光面積減小，靈敏度

12、低；2反射產生類似垂直拖尾景象。二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送3面陣CCD攝像器件幀-行間轉移型CCD光敏器遮光垂直移位存放器遮光場存儲器遮光程度移位存儲器輸出成像區(1) 場正程期間，感光區構成電荷包方式的電子圖像。(2) 場逆程期間，電荷包從感光區轉移到垂直移位存放器中，立刻轉移到存儲區。(3) 場正程期間，從存儲區向程度存放器轉移。二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送3面陣CCD攝像器件幀-行間轉移型CCD電光轉換過程也就是顯像過程，在電視系統中是經過電視接納機來完成。目前用于電光轉換的顯示器件主要有陰極射線管(Cathode-Ray Tubes,

13、CRT)、液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)、等離子體顯示器(Plasma Display Panel, DPD)、LED顯示器等幾種。二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管CRT顯示液晶顯示LCD等離子顯示PDP(1)CRT顯像管主要由電子槍、熒光屏、偏轉線圈等組成。二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(1)CRT顯像管二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管由陰極發射出的電子束，在偏轉線圈所產生的磁場力作用下，按從左到右，從上到下的順序依次轟擊熒光屏。屏面上涂有

14、熒光粉，在電子束轟擊下熒光粉發光，其發光亮度正比于電子束攜帶的能量。假設將攝像端送來的信號加到顯像管電子槍的陰極與柵極之間，就可以控制電子束攜帶的能量，使熒光屏的發光強度受圖像信號的控制。設顯像管的電一光轉換是線性的(實踐為非線性的)，那么，屏幕上重現的圖像，其各像素的亮度都正比于所攝圖像相應各像素的亮度，屏幕上便重現了發端的原圖像。二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)CRT顯像管彩色顯像管的熒光屏上涂有三基色熒光粉，相應的電子束也有三束，它們分別受三基色電信號控制；陰罩板的作用是使三個電子束能準確打在各自的熒光粉上。彩色顯像管構造表示圖 1靜會聚 靜會

15、聚是指R、G、B電子束在無偏轉時的會聚，也就是屏幕中心區域的會聚。 產生靜會聚誤差的緣由：由于電子槍R、G、B三陰極程度一字形陳列制造過程中的工藝誤差呵斥的。 靜會聚調整：經過裝在管頸上的一對四極和一對六極磁環組成的靜會聚調理安裝來實現的。 1會聚 會聚是指R、G、B電子束在任一掃描下，均能穿過同一個蔭罩孔，以轟擊同一組R、G、B熒光粉點。 二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)CRT顯像管 2動會聚 動會聚是指R、G、B電子束在偏轉過程中的會聚，也就是屏幕邊緣四角的會聚。 產生動會聚誤差的緣由：由于R、G、B電子束在程度方向不是從同一點發射出，再加上熒光

16、屏的曲率半徑大于電子束偏轉半徑，使R、G、B電子束的會聚面與蔭罩板僅僅在屏幕中心重合，于是在屏幕邊緣四角產生較大的會聚誤差。二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)CRT顯像管二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)CRT顯像管磁環組件 精細偏轉線圈：四極和六極磁環： 校正靜會聚不良。色純磁環：校正光柵的純真程度。二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)CRT顯像管二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(1)CRT顯像管 壽命長2萬小時 亮度、對比度大 明

17、晰度高 對高速運動圖像重顯效果好 技術成熟，綜合性價比最好CRT顯示器的主要優點：二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(1)CRT顯像管CRT顯示器的主要缺陷： 體積大，分量重，實現大尺寸顯示有困難 光柵失真大，受地磁影響，全屏亮度不均勻 屏幕邊沿和屏幕中心明晰度不同 存在輻射，功耗較大二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(1)CRT顯像管彩色電視功能電路圖高頻調諧器公共通道伴音通道解碼電路同步分別掃描系統三基色視放開關電源ACVC1VC2VCn 超級芯片TDA9383 2324預中放高頻頭3321 22 20場輸出TDA83

18、50行鼓勵行輸出44音質改善TDA9859低頻功放TDA7558三基色視放5152535本機鍵盤2 3 SDA SCL高壓包二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(1)CRT顯像管二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)LCD顯示器LCD電視機械橫波與縱波的區別機械波穿過狹縫二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管偏振片由特定的資料制成，它上面有一個特殊的方向叫做透振方向，只需振動方向與透振方向平行的光波才干經過偏振片偏振片對光波的作用就像上圖中的狹縫對于機械波的作用一樣二、掃描的實現與光電轉換第

19、一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管如今利用偏振片替代上面的帶有狹縫的木板，讓光線經過會出現什么景象？光源直接發出的光-自然光V自然光二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)LCD顯示器二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送當只需一塊偏振片時，以光的傳播方向為軸旋轉偏振片，透射光的強度不變當兩塊偏振片的透振方向平行時，透射光的強度最大，但是，比經過一塊偏振片時要弱當兩塊偏振片的透振方向垂直時，透射光的強度最弱，幾乎為零.二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)LCD顯示器二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)LCD顯示器液晶二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)LCD顯示器TN向列扭曲二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)LCD顯示器二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)LCD顯示器STN向列扭曲TN向列扭曲二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號的攝取與傳送4電光轉換與顯像管(2)LCD顯示器二、掃描的實現與光電轉換第一節 圖像信號