1、电视原理课程教案 第 1 页 共 46 页1电 视 原 理 课 程 教 案（51 学时）电视原理概论（1 学时） 电视传像原理（8 学时）模拟电视信号的产生（10 学时）模拟电视信号的传输和接收（8 学时）电视图像的显示（5 学时）电视信号数字化原理（8 学时）数字视音频压缩编码（8 学时）数字电视传输与接收系统（4 学时）电视原理课程教案 第 2 页 共 46 页2电视原理概论电视技术的发展历史：1. 黑白电视时代：20 世纪 30 年代出现，采用电子管技术，我国采用 D/K 制式，即场频 50Hz、行频 15625Hz。其重要意义在于通过扫描分解、合成了一幅图像，使图像通过无线电传播成为可
2、能。2. 彩色电视时代：20 世纪 50 年代出现，采用电子管、晶体管技术，形成 NTSC、PAL、SECAM，我国采用 PAL-D/K，即色度信号逐行倒相、色度付载波 4.43MHz。其重要意义在于通过三基色原理，使得彩色图像信号拾取、传输、 显示成为可能。3. 改良电视时代：20 世纪 80 年代出现，采用中小规模集成电路，形成了日本的 IDTV/EDTV、欧洲的 MAC、德国的 I-PAL 等等，主要目的提高分辨率、降低亮色干 扰。其意义在于大量的研究和所采用的技术为数字电视的发展和成熟作了有益的铺垫。4. 数字电视时代：20 世纪 90 年代出现，采用大规模集成电路，有美国的 ATSC
3、、欧洲的 DVB、日本的 ISDB-T,我国采用了 DVB，计划在 2015 年全面过渡到数字电视。其重要意义在于突破了模拟电视的弊端，在节目制作、播出、 传输和多媒体接收都有极大的改善。5. 全息立体电视时代：研究起步阶段，可以从不同角度观看到立体画面。电视原理课程教案 第 3 页 共 46 页3电视传输方式的发展：1. 地面广播：区域覆盖、节目套数少， 电视机通过开路天线直接接受。 要区分频道与序号的差别，调谐时显示的 VL、VH、U 是什么意思。2. 卫星电视：覆盖区域广、节目套数多，要架 设“锅”、并通 过卫星接收机接受后再给电视机。有C 波段、Ku 波段直播卫星之分。3. 有线电视：
4、区域覆盖，节目套数多， 电视机通过与用户盒连接直接接收。有同 轴电缆、光纤和MMDS 微波传输方式。明白 HFC、750M、550M、300M 系统是什么意思4. 手机电视：区域覆盖，节目套数少，通 过手机可以移动接收。 3G 是电信进入广电行业一种途径。5. 网络电视：简称 IPTV，计算机或机顶盒通过电话网、以太网或 HFC 有线网，随 时点播电视节目。IPTV 是电信与广电竞争强有力的武器，IPV4 发展到 IPV6。电视原理课程的特点：1 跨度大、覆盖面广: 包含了近 80 年的电视发展史，压缩了“黑白电视原理”“彩色电视原理”“电视接收机书”“数字电视原理”4 门课程，内容多、信息量
5、广。课堂时间少，课下多看参考书。2 有行业特点、实用性很强：是广播学院的特色课程，招聘人员时都会考到，与日常生活息息相关，实用性很强；目前与计算机技术结合紧密，是大有作为的行业。 看些专业书籍，参观专业展览；测试卡。3 客观测量、主观评价相结合：电视实际上是人眼与实现的经济成本的折衷，评价电视产品既有客观测量、也有人眼的主观评价，一定要相辅相成。 理论与实践相结合，客观参数与主观评价相结合；广播级、专业级、家用级；5 分、 4 分、3 分、2 分、1 分。电视原理课程教案 第 4 页 共 46 页4图像信息记录、传输、再 现的基本原理1 1、电影：Y胶片 TX 电影胶片 24 幅/秒光源 T透
6、射光源 2 次/幅1 记录：满足人眼对一般运动景物的连续感，同时为节约胶片，在时间轴上抽样 24 幅/秒， 每幅画面中的亮度、色调、色饱和度、X/Y 信息 均靠胶片上的感光材料 记录，清晰度取决于感光颗粒的大小。2 传输：发行拷贝，以胶片的形式传输，无法以无 线电方式实时传输。3 再现：每幅画面投射 2 次，投射光源每秒亮 48 次，高于人眼的临界闪烁频率 46Hz，每幅画面中的亮度、色调、色饱和度、X/Y 信息被线性的投射在屏幕上。电视原理课程教案 第 5 页 共 46 页52、电视：Y原始 画面 X摄像机电信号 T新画面开始标记 新行开始标记 新行开始标记宽（场同步） 窄（行同步） 窄（行
7、同步）电视机 Y显示 画面 X1) 记录：满足人眼对一般运动景物的连续感，同时为节约频谱资源，在时间轴上抽样 50 幅/秒， 每幅画面中利用人眼分辨力提出了像素的概念，对 XY 轴进行抽样，然后依次传输（扫描）每一个像素的信息。2) 传输：每幅画面经过扫描后由 f(x,y,t)函数变成了 U(t)函数，由行场同步信号隐含了 XY 的空间位置信息，三维光信号变成了一维的电信号， 实现无线电方式实时传输。3) 再现：接收机对收到的电信号进行判断，特别是通过行场同步信息，将 U(t)函数重新拼接为 f(x,y,t)函数，每秒重现 50 幅画面，高于人眼的临界闪烁频率 46Hz，实现了电光转换。4)
8、特点：与电影相比电视的清晰度、对比度下降，而且有闪烁感，画面 质量下降；由于观看环境变化，画面视角变小，缺乏临场感。 优点是实现了无线电实时传输。复 习 要 点电视原理课程教案 第 6 页 共 46 页6电视发展的几个时期：黑白电视、彩色电视、改良电视、数字电视、立体 电视电视传输方式的种类：地面无线传输、卫星传输、有 线传输、微波传输电视原理课程特点：跨度大、覆盖面广；专业性、实践性强；客观测量、主观评价结合电影、电视传输图像基本原理：电影 24 幅/秒、投射 48 次 /秒；电视提出了像素概念、行场同步人眼的视觉特性：视敏特性、亮度感觉、亮度层次、视觉惰性、 闪烁感、分辨力 人眼特性在电视
9、原理中的应用1 利用人眼的亮度感觉绝对范围大、相对范围小、并与环境有关。 只传输实际景物的相对亮度层次，不传递实际景物的绝对亮度信息，大大降低了亮度信号的传输难度。2 利用人眼的对比度灵敏度特性通常在 0.005-0.05 之间。只要传输 100 级左右的亮度层次，更黑更白的亮度无需传输，大大减少了亮度信号的传输量。3 利用人眼的视觉惰性和闪烁感临界闪烁频率 46Hz。扫描场频为 50Hz,高于临界闪烁频率，人眼观看电视只有轻微闪烁感。4 利用人眼的静止画面分辨力1 到 1.5 分。 提出了像素的概念，将一幅画面分解成数以万计的像素，通过扫描使图形信号以无线电方式传输成为可能。电视原理课程教案
10、 第 7 页 共 46 页75 利用人眼的运动分辨力不超过 7.5 分。电视的换幅频率为 25Hz，对于一般运动物体人眼可以产生连续感。6 利用人眼对色调的感觉主观感觉一样、实际频谱可以不一样。不恢复原景物光的光谱成分，用同色异谱色获得主观上相同感觉。7 利用人眼对色调的分辨性能200 多种色。电视只需传输 200 多种色调即可，降低了传输数量。8 利用人眼对饱和度的分辨力15-20 级。只要传输 15-20 级的饱和度变化即可，总共 4000 种颜色。9 利用人眼对色调细节的分辨力黑白分辨力的 3 到 5 倍。用 0-6MHz 传输 亮度信号，用 0-1.3MHz 传输色度信号，节约频谱资源
11、。10 利用人眼的混色特性空间混色或时间混色。电视机在显像管、等离子、液晶中采用空间混色；在光显背投 DLP 中采用时间混色。人眼的彩色视觉模型电视原理课程教案 第 8 页 共 46 页8感光细胞 视觉神经 主观感觉彩色图像拾取、传输、重 现的模型原始景物 摄像机 传输 显像管 重现图像三基色 三基色发光（相当于秤砣计量） （空间或时间混色） 三基色传输的原则：不要求传输原景物辐射光的光谱成分，重要的是获得与景物相同的彩色感觉。最关键的是颜色如何计量？不传输绝对亮度，只要求相对亮度层次不失真。彩色度量的基本依据：1 人眼只能分辨颜色的三种变化：亮度、色调、色 饱和度。2 任何颜色均可以用三种不
12、同的颜色混合得到。3 合成彩色光的亮度是各个分量亮度之和。4 彩色光的合成符合替代率。色 A=色 B 色 C=色 D 色 A+色 C=色 B+色 D5 两种成分组成的光，其中一种成分连续变化，其合成光也将连续变化。光源符合三基色相加原理、景物符合三基色相减原理。分色棱镜电视原理课程教案 第 9 页 共 46 页9彩色度量的 RGB 基本单位：1 选择三基色的原则：要求三者线性无关，合成的颜色范围尽可能大。2 选择 RGB 的原因：RGB 三基色光容易获得、合成的颜色范围最大。3 RGB 三基色的单位： 1（R）+1（G）+1（B）=E 白1（R）为 1W 的 700nm 的红光；1（G）为 4
13、.59W 的 546.1nm 的绿光；1（B）为 0.0601W 的 435.8nm 的兰光。彩色度量的 RGB 实验方法与数据（分布色系数）：1 试验装置：见 74 页。2 试验方法：F1w( )=r()(R)+g()(G)+b()(B)3 按从 380-780nm 均按 1w 进行混色试验，得到 RGB 的单位数，形成 77 页右侧的分布色系数；画图形成 76 页的 RGB 混色曲线。彩色度量的 RGB 数据处理（相对色系数）：1 变化方法：F1w( )=r()(R)+g()(G)+b()(B)，在不考 虑亮度的情况下， 进行归一化变化，即 m=R+G+B 色模 r=R/m g=G/m b
14、=B/m r+g+b=1 这样只要选择 r-g-b 中的两个即可，一般只选择 r-g 两个参量，形成 77 页左侧的相对色系数。2 优点：不考虑亮度，通过 r-g 两个参数就能对色度 进行简单定量的描述。彩色度量的 RGB（r-g）计色系统色度图：1 画图：按表 77 页表左侧相对色系数中 r-g 系数画出 76 页的 RGB(r-g)计色系统色度图。电视原理课程教案 第 10 页 共 46 页102 图的含义：1) 谱色轨迹是饱和度 100%的各种色调。2) r=g=b=1/3 的点是基准点 E 白、饱和度为 0%，从 E 白向四周伸展，饱和度逐渐增加。3) 坐标原点： r=0、g=0、b=
15、1 是单位兰；r=0、g=1、b=0 是单位绿；r=1、g=0、b=0 是单位红。4) 三角形内为物理三基色三角形，r、 g、b 为正值 ；舌形曲线内、三角形外， r、g、b 为负值，表示有其中某一基色光必须移到待配色一侧；舌形曲线外是自然界不存在的颜色。彩色度量的 RGB 计色制的缺点：1 在色度图上不能表示出亮度、彩色光通量仍须计算。2 r()、g()、b()系数有负值，计算容易出错。3 谱色轨迹不会全在第一象限，作图不便。CIE 标准三基色 XYZ 计色系统的要求：1 配出实际彩色时，三个色系数 X、Y、Z 均为 正值。2 亮度仅为 Y 的系数决定。3 当 X=Y=Z，代表等能白。CIE 坐标变化方法：1 确定三条线：光通量为零的 XZ 线、通 过俩点确定 XY 线、确定切线的 YZ 线。2 确定三个点：上述三条线连立解方程，得到 XYZ 的坐标。
