1、第第4讲讲 彩色电视机基础知识彩色电视机基础知识一、一、技术名词解释技术名词解释1.信号信号信号（也称为讯号）是运载消息的工具，是消息的载体。从信号（也称为讯号）是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等。广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等。电视机接收的信号实际上是无线电视广播，无线电视广播是利用无线电波来传递活动的图像和语言信号的。在自然界中，人耳只能听到频率在20HZ20KHZ之间的声音，称为声波；频率高于20KHZ的声音称为超声波，频率低于20HZ的声音称为次声波。超声波和次声波都是人耳听不到的，但它们都可应用在其他技术领域中。根据电波频率的不同，可
2、将无线电波划分成多个波段。不同波段的无线电波，其传播特性和规律也不尽相同。电视机采用的波段为超短波（3300 MHZ）和微波（300 MHZ300G HZ），分别属于甚高频（VHF）和超高频（UHF）频段。2.调制、解调调制、解调 由于音频信号的频率较低，不能通过普通天线直接发射到空间，而且也无法实现多个节目的同时播放，同时最大的缺点是传播距离不远。利用无线电波传播速度快的特点，可以把电视信号传递到世界上任何地方，就好比飞机把乘客运到各地一样。把视频、音频信号装载到高频载波上的过程称为调制，运载视频、音频的无线电波称为载波，调制后的信号称为已调波。电视技术中，一般采用调幅、调频和平衡调幅等调制
3、形式。调幅是指高频载波的振荡幅度随调制信号的变化而变化，而高频载波的频率不变，其波形如下图所示。彩色电视机中接收、处理的图像信号，就是调幅波。调频是指高频载波的频率随调制信号的变化而变化，而高频载波的幅度不变，波形如下图所示。彩色电视机中接收、处理的伴音信号，就是调频波。平衡调幅是采用正交法（矢量）而进行的，彩色电视机中接收、处理的彩色信号，就是平衡调幅。图 调幅、调频波形图3.3.电视信号调制电视信号调制 音视频信号的频率不够高，波长太长，信号不音视频信号的频率不够高，波长太长，信号不能直接送往天线以电磁波的形式发射出去。只能直接送往天线以电磁波的形式发射出去。只有将音视频信号对高频载波进行
4、调制处理，使有将音视频信号对高频载波进行调制处理，使音视频信号变成高频电视信号，以利于天线发音视频信号变成高频电视信号，以利于天线发射与接收。射与接收。此外，不同电视台，可选用不同的向高频载此外，不同电视台，可选用不同的向高频载波频率，即选用不同的频道，利于接收机选台。波频率，即选用不同的频道，利于接收机选台。图像信号的调制图像信号的调制 （1 1）采用残留边带调幅）采用残留边带调幅 0-0.75MHZ0-0.75MHZ低频图像采用双边带发送，低频图像采用双边带发送，0.75-60.75-6高频图高频图像像MHZMHZ采用单边带发送采用单边带发送。残留边带调幅频谱如下图所示：残留边带调幅频谱如
5、下图所示：（2）负极性调幅）负极性调幅 a为负极性调幅；为负极性调幅；b为正极性调幅为正极性调幅 负极性调幅优点：节省发射功率，干扰脉冲对负极性调幅优点：节省发射功率，干扰脉冲对图像影响小，图像影响小，AGC控制易。控制易。（3）伴音信号的调制）伴音信号的调制 采用调频：伴音调频广播音质好，抗干扰能力强，规定采用调频：伴音调频广播音质好，抗干扰能力强，规定伴音调频载波频率比图像载波频率高出伴音调频载波频率比图像载波频率高出6.5MHZ.6.5MHZ.（4）高频电视信号频谱高频电视信号频谱 规定频道带宽为规定频道带宽为8MHZ8MHZ，以，以4 4频道为例：图像载频道为例：图像载频为频为77.2
6、5MHZ77.25MHZ，伴音载频为，伴音载频为83.75MHZ83.75MHZ，频率范，频率范围为围为76-84MHZ76-84MHZ。（5）频道划分频道划分 电视广播共分为电视广播共分为、四个波段：四个波段：波段频率范围为波段频率范围为48.5KHz48.5KHz92MHz92MHz，可接收，可接收1 15 5频道。频道。波段频率范围为波段频率范围为165MHz165MHz223MHz223MHz，可接收，可接收6 61212频道。频道。波段频率范围为波段频率范围为470MHz470MHz566MHz566MHz，可接收，可接收13132424频道。频道。波段频率范围为波段频率范围为606
7、MHz606MHz958MHz958MHz，可接收，可接收25255858频道频道。彩色电视机天线所接收的信号是已调制信号，电视机接收后必须要经过还原处理，即要经过解调（去除高频载波，取其视频、音频信号），才能重现图像和声音。由于解调的方式不同，因此，一般在电视机中，图像载波解调称为检波，伴音载波去载称为鉴频，彩色载波解调称为解码。4.超外差、中频 在解调前一直不改变高频已调波载波频率的接收机称为直放式接收机。由于技术的原因，目前的电视接收机做不到这样的，基本上都采用超外差式。超外差式接收机在输入调谐电路之后增加了变频电路，它把输入调谐回路选出的高频已调制波的频率经变频电路变换成频率固定且低于
8、载波的中频，然后再对中频信号进行放大、解调等处理。在超外差式接收机中，不同电台的高频信号经变频电路后都变成中频信号，然后进行放大。在电视机中，我国的图像中频为38 MHZ，伴音中频为31.5MHZ，第二伴音中频为6.5MHZ，彩色副载频为4.43MHZ。二、摄像与显像基本原理（一）光栅的形成 图像的拍摄是利用摄像机中的摄像管来实现光电的转换。摄像机是把景物通过扫描（光的体现）转换成为像素（电的体现），然后经过处理通过调制发射出去，而电视机是通过显像管进行电光转换，重新还原出原景物。上面的这些转换都离不开光栅。1.视觉暂留特性 视觉暂留特性就是指人眼在观察物体或图像时，尽管外界图像已经消失，但人
9、的视觉还把这个图像保留一段短暂的时间。例如，在黑暗处用点燃的香烟快速地划圆圈，我们看到的不是一个转动的光点，而是一个亮圈，这就是视觉暂留特性。2.像素 我们从各种黑白图片上可以看出，每一幅图片都是由许许多多亮暗不同的小点点所组成的，这些小点点称为像素。在同一幅图片中，像素的数目与清晰度成正比，像素越多，图片越清晰；反之，图片越模糊。3.扫描与光栅 扫描就是摄像管或显像管利用电子束对图像进行分割，使之成为许许多多的像素，我们把电子束从左到右，从上到下的运动过程称为扫描。电子束在屏幕上沿水平方向的扫描称为行扫描，沿垂直方向的扫描称为场扫描（亦称帧扫描）。电子扫描简图如图1.4所示。由于实际中电子束
10、的两种扫描是同时进行的，且行扫描速度远远大于场扫描速度，所以屏幕上得到的是一行紧接一行略向下方倾斜的水平亮线，这样，行、场扫描合成为光栅。电子束从上向下、从左到右一行接着一行地依次扫描称为逐行扫描，如图1.4所示。图中的实线表示行扫描正程，虚线表示行扫描逆程。正程时间长，逆程时间短，一个正程时间与一个逆程时间的和称为一个行周期，用TH表示。电视机是在扫描正程时间内显示图像的，而在逆程时间内不传送图像，因此要把逆程的回扫线消去，使它不出现在显示屏上（称为消隐），以保证图像的清晰度。电子束在垂直方向从A到B完成一帧（幅）扫描，称为帧扫描正程；再从B回到A的过程，称为帧扫描逆程（图中未画出）。同样，
11、帧逆程也要加以消隐。帧扫描正程时间与其逆程时间的和称为一个帧周期，用TV表示。逐行扫描由于每秒传送25帧图像会产生闪烁现象，为了克服这一缺陷，现行的电视机大部分都是采用隔行扫描，仅有“高清”的新型机是逐行扫描方式。隔行扫描就是把一帧图像分成两场扫完，第一场扫描奇数行，形成奇数场图像，如图1.5（a）所示；然后进行第二场扫描，扫描偶数行，现成偶数场图像，如图1.5（b）所示；最后，奇数场与偶数场恰到好处地对插在一起，由于人眼的视觉暂留特性，看到的就是一幅完整的图像，如图1.5（c）所示。4.国家电视广播技术标准国家电视广播技术标准行频：行频：fH=15625Hz行周期行周期：TH=1/fH=64
12、S行正程扫描时间：行正程扫描时间：THt=52S行逆程扫描时间：行逆程扫描时间：THr=12S场频：场频：fV=50Hz场周期：场周期：TV=20ms场正程扫描时间：场正程扫描时间：TVt=18.388ms=287TH+20S场逆程扫描时间：场逆程扫描时间：TVr=1.612ms=25TH+12S5.亮度、对比度、音量 亮度即亮暗程度，人们观看电视图像有一定的亮度范围，因此要设置亮度调节控制荧光屏的发光程度。电视机图像的亮度是由光栅的亮度所决定的，而光栅的亮度是通过控制电子束流的强弱来实现的，它实质是调节显像管阴极与栅极间直流偏置电位。我国采用的是负极性视频信号，即电压越高，束流越小，光栅越暗
13、，亮度降低；反之，电压越低，束流越大，光栅越亮，亮度增大。视频电压的高低与图像的亮暗正好相反，把这个信号称为负极性电视信号。对比度是黑与白的比值，也就是从黑到白的渐变层次。比值越大，从黑到白的渐变层次就越多，从而色彩表现越丰富。对比度对视觉效果的影响非常关键，一般来说对比度越大，的中间亮度层次又象减少了许多，图像越清晰醒目，色彩也越鲜明艳丽；而对比度小，图像上象蒙了一层雾似的，则会让整个画面都灰蒙蒙的。这就表明调节对比度实质上是调节图像的清晰度，只有把对比度调节合适才能显示清楚的电视图像。三、彩色图像的合成 1.光与色的关系 光也是一种以电磁波形式存在的特殊物质，人眼对不同波长的光引起不同的颜
14、色感觉。在可见光的范围内，按不同波长的相应颜色排列为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色，把这些色光混合在一起就得到白光。我们把白光称为复色光，把这七种颜色的光称为单色光。根据光的可逆性原理可知，复色光可以分解色散为单色光，单色光可以合成复色光。2.三基色 电视机屏幕上显示的颜色很丰富，是利用了色度学上的基色混色原理。根据三基色原理，要传送和重现自然界中的各种彩色，无需逐一去传送不同的各种彩色信号，这在实际上也是不可能的，而只要将各种彩色分解成不同比例的三基色，并只传送这三基色信号。在彩色重现时将这比例不同的三基色信号相加混色，即可产生相同彩色的视觉效果。在电视技术中，把红（R）、绿（G）、蓝（
15、B）作为三基色。三基色原理三基色原理 三基色原理的主要内容是：自然界几乎所有三基色原理的主要内容是：自然界几乎所有的彩色，都可以用三种基色光按一定的比例混的彩色，都可以用三种基色光按一定的比例混合产生；反之，自然界中的所有彩色，都可以合产生；反之，自然界中的所有彩色，都可以分解为三种基色光。分解为三种基色光。在彩色电视系统中，选用红、绿、蓝作为三在彩色电视系统中，选用红、绿、蓝作为三基色。三基色与混合色的关系是：基色。三基色与混合色的关系是：a a、三种基色的混合比例，决定混合色的色调、三种基色的混合比例，决定混合色的色调与色饱和度。与色饱和度。b b、混合色的亮度等于参与混合的各个基色的、混
16、合色的亮度等于参与混合的各个基色的亮度之和。亮度之和。（1）相加混色法）相加混色法 红红+绿绿=黄黄 红红+蓝蓝=紫紫 绿绿+蓝蓝=青青 红红+绿绿+蓝蓝=白白 青色青色+红色红色=白色白色 黄色黄色+蓝色蓝色=白色白色 紫色紫色+绿色绿色=白色白色 投影电视采用此法投影电视采用此法（2）空间混色空间混色法法 当三基色光点很小且距离很近时，由于人眼视觉当三基色光点很小且距离很近时，由于人眼视觉分辨率有限，将呈现混合色的色调。彩色显像管采分辨率有限，将呈现混合色的色调。彩色显像管采用此法用此法红基色图象红基色图象绿基色图象绿基色图象蓝基色图象蓝基色图象红基色信号红基色信号绿基色信号绿基色信号蓝基
17、色信号蓝基色信号编编码码器器图象图象分光分光系统系统光电转换系统（摄像机等光电转换系统（摄像机等）VRVGVB图像三基色分解图像三基色分解 三基色混色规律如图1.6所示。由图可见，以等量的红、绿、蓝三基色光进行相加混色效果如下：红色+绿色+蓝色=白色 红色+绿色=黄色 绿色+蓝色=青色 红色+蓝色=紫色 红、绿、蓝三色称为基色，青、紫、黄分别称为它们对应的补色。这个相加混色规律只有按一定比例相加才成立。如果改变所配颜色的量，混色的效果就会发生变化，而且色调与饱和度也会发生变化。在电视机的显像管中，红、绿、蓝三电子束同时轰击荧光屏的同一个像素，哪支电子束发射力强，击打速度快，这个像素就发什么颜色
18、的光。在红、绿、蓝三电子束轰击荧光屏内壁荧光粉的途径中，分别加入一个有规律变化的水平方向和垂直方向的偏转磁场，就可以实现显像管红、绿、蓝三电子束同时的左右与上下扫描，还原出彩色景物图像。同时，通过改变三基色颜色的数量，色调和色饱和度即发生变化，电视机的色调和色饱和度就是通过相关电路改变基色的配色量，从而达到改变色调和色饱和度的目的。3.彩色三要素 亮度、色调和色饱和度称为彩色的三要素。任何一种彩色对人眼引起的视觉作用，都可以用彩色三要素来描述和表征。亮度是指人眼所感觉的彩色明暗程度，用字母Y表示。亮度取决于光线的强弱。色调是指彩色的颜色类别，如红、绿、蓝、青、紫、黄分别表示不同的色调。调节色调
19、相当于给彩色图像调色。色饱和度是指彩色的深浅程度。色调和色饱和度统称为色度，用字母F表示。它既说明彩色光的颜色类型，又说明颜色的深浅程度。在彩色电视机中，所谓传输彩色图像，实质上就是传输图像的亮度和色度。调节色饱和度相当于给黑白图像染色，色饱和度小图像颜色淡，色饱和度大图像颜色深。4.全电视信号 彩色电视信号由图像信号（视频信号）和伴音信号组成。全电视信号又简称视频信号，PAL制彩色全电视信号E是由色度信号（F），亮度信号（Y），行、场复合消隐信号（B），行、场复合同步信号（S）及色同步信号、前后均衡脉冲和槽脉冲等组成，缩写成FBYS。PAL制彩色全电视信号的波形图如图1.7所示，图中画出了一
20、行周期内彩色信号的电压波形图。各信号的特点和作用如下：亮度、色度这两个信号在行、场扫描的正程期间出现。亮度信号反映的是像素的亮暗程度，即黑白图像，而色度信号反映的是像素的彩色变化，即景物的颜色。复合消隐信号包括行消隐和场消隐，分别在行、场逆程期间出现。光栅现成的扫描需要逆程，而反映景物的图像是不能出现回扫线的，因此，需要用行消隐信号和场消隐信号来消除逆程期间的回扫线，保证图像的清晰度。复合同步信号包括行同步和场同步，分别在行、场逆程期间出现。主要作用是保证发送端与接收端的电子扫描相位和频率保持一致。色同步信号出现在行消隐的后肩。主要作用是给接收端产生的副载波提供频率、相位与发送端一致的基准，还给出V（色差解调）信号的切换信号，使接收端电子开关按发送端极性同步切换。前后均衡脉冲使接收机的隔行扫描准确，不出现并行现象，同时也使接收机的行同步稳定。槽脉冲的主要作用是保证行同步信号的连续性。四、四、电视信号传输过程电视信号传输过程 黑白电视机整机电路组成黑白电视机整机电路组成 作业：P-165 1、2、4、12题
