第5章 电视信号的形成、处理与记录

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1、第5章 电视信号的形成、处理与记录天津大学电子信息工程学院电视原理 Tianjin University 5.1 模拟电视的数字演播室系统 Tianjin University 模拟电视向数字电视过渡，数字设备逐渐替代模拟设备，使模拟演播室模拟电视向数字电视过渡，数字设备逐渐替代模拟设备，使模拟演播室成为数字演播室。主要设备包括：成为数字演播室。主要设备包括： 各类视频源（摄像机、磁带录像机、各类视频源（摄像机、磁带录像机、VCDVCD、DVDDVD、 视频硬盘、字幕机、卫星电视接收机、视频硬盘、字幕机、卫星电视接收机、 现场实况信号等）现场实况信号等） 视频矩阵和切换台，数字特技机，非线性编

2、辑机，视频矩阵和切换台，数字特技机，非线性编辑机， 视频分配器，同步信号发生器，监视器视频分配器，同步信号发生器，监视器 彩色电视图像信号有两种编码方式：分量编码和全信号编码。彩色电视图像信号有两种编码方式：分量编码和全信号编码。 未压缩的未压缩的1010位量化视频信号，数据传输速率位量化视频信号，数据传输速率270Mb/s270Mb/s。 在数字演播室内，设备之间流通的信号为串行数字接口（在数字演播室内，设备之间流通的信号为串行数字接口（SDISDI，Serial Serial Digital InterfaceDigital Interface）信号。）信号。 SDISDI信号在传输中采用

3、反转的不归零码（信号在传输中采用反转的不归零码（NRZINRZI），不单独传送时钟，接收端需要从接收信号中恢复出时钟。为避），不单独传送时钟，接收端需要从接收信号中恢复出时钟。为避免过多的连免过多的连“0”0”和连和连“1”1”，加入扰码。，加入扰码。 Tianjin University 5.2 彩色电视摄像机彩色电视摄像机 彩色电视摄像机的基本组成（彩色电视摄像机的基本组成（3 3大部分）大部分） 摄像机头摄像机头镜头、分光系统、摄像管、预放器、扫描电镜头、分光系统、摄像管、预放器、扫描电路、寻像器、摄像管电源及附属设备等。路、寻像器、摄像管电源及附属设备等。视频信号处理部分视频信号处理部

4、分模拟视频信号处理：黑斑校正、增模拟视频信号处理：黑斑校正、增益提升、白平衡调节、杂散光校正、黑电平调整、益提升、白平衡调节、杂散光校正、黑电平调整、 校正校正和预弯曲等；数字信号处理：和预弯曲等；数字信号处理：A/DA/D转换、三维滤波、轮廓校转换、三维滤波、轮廓校正、彩色校正、正、彩色校正、 精细的精细的校正、白压缩等。校正、白压缩等。编码器、同步机和彩条信号发生器（高级摄像机还有微处编码器、同步机和彩条信号发生器（高级摄像机还有微处理机单元）理机单元） Tianjin University Tianjin University5.3.1 图像信号中直流分量的恢复图像信号中直流分量的恢复

5、图像信号的最低频率分量反映景物背景亮度的缓慢变化，称图像信号的最低频率分量反映景物背景亮度的缓慢变化，称为直流分量。为直流分量。 视频通道多采用交流放大，使直流分量丢失，结果是在重现视频通道多采用交流放大，使直流分量丢失，结果是在重现图像中看不到背景亮度的缓慢变化，造成图像图像中看不到背景亮度的缓慢变化，造成图像亮度的畸变亮度的畸变。 电视信号具有单极性，利用钳位电路，把经交流放大后的随电视信号具有单极性，利用钳位电路，把经交流放大后的随图像内容变化的黑电平，重新钳定在同一个电平上，就可以图像内容变化的黑电平，重新钳定在同一个电平上，就可以恢复图像信号的性质。恢复图像信号的性质。5.3 图像信

6、号的处理图像信号的处理 Tianjin University具有直流分量的图像信号具有直流分量的图像信号图像信号中的直流分量图像信号中的直流分量丢失直流分量后的图像信号丢失直流分量后的图像信号 Tianjin University钳位电路的另一个作用是消除低频干扰。如下图叠加图像钳位电路的另一个作用是消除低频干扰。如下图叠加图像信号上的低频干扰，经钳位电路后被有效的抑制。但钳位信号上的低频干扰，经钳位电路后被有效的抑制。但钳位电路不能消除调制型干扰。电路不能消除调制型干扰。叠加型干扰叠加型干扰调制型干扰调制型干扰钳位电路通常采用三极管强迫钳位电路。钳位电路通常采用三极管强迫钳位电路。 Tian

7、jin University 5.3.2 黑斑校正黑斑校正 原因：原因：光学系统引起的图象亮度不均匀、光电靶结构不均匀、电子光学系统引起的图象亮度不均匀、光电靶结构不均匀、电子不能在靶面所有位置都垂直上靶、照明光源照射不均匀等黑不能在靶面所有位置都垂直上靶、照明光源照射不均匀等黑斑现象斑现象黑色不均匀黑色不均匀 Tianjin University叠加型黑斑：在电路中产生一个与附加信号波形相反的校正信号，与原信叠加型黑斑：在电路中产生一个与附加信号波形相反的校正信号，与原信号相加可实现黑斑校正。号相加可实现黑斑校正。调制型黑斑：在电路中产生一个与附加信号波形相反的校正信号，与原信调制型黑斑：在

8、电路中产生一个与附加信号波形相反的校正信号，与原信号相乘，即对有畸变的图像信号进行再调制，可实现黑斑校正。号相乘，即对有畸变的图像信号进行再调制，可实现黑斑校正。 Tianjin University调制型黑斑校正电路方框图调制型黑斑校正电路方框图校正信号通常有校正信号通常有4 4种，即由行、场消隐脉冲积分而种，即由行、场消隐脉冲积分而得的行频、场频锯齿波信号以及再一次积分而形成得的行频、场频锯齿波信号以及再一次积分而形成的行频、场频抛物线形信号。的行频、场频抛物线形信号。 Tianjin University Tianjin University 5.3.3 校正校正由于光由于光电转换特性的

9、非线性引起图像的灰度畸变，电转换特性的非线性引起图像的灰度畸变，为消除这种畸变设置为消除这种畸变设置校正电路。校正电路。实验证明，当系统总的实验证明，当系统总的s s=1.26=1.26时效果较好。时效果较好。彩色显像管彩色显像管约为约为2.82.8，摄像管的，摄像管的近似等于近似等于1 1，则通，则通道的道的应等于应等于1.26/2.8=0.451.26/2.8=0.45 Tianjin University折线性折线性校正放大器校正放大器电路原理图电路原理图渐变性渐变性校正放大器校正放大器电路原理图电路原理图 Tianjin University5.3.4 彩色校正彩色校正 原因：原因：

10、摄像机光谱特性应与接收端显像三基色的混色曲线一致，摄像机光谱特性应与接收端显像三基色的混色曲线一致， 混色曲线中有负值存在，摄像机各部分光谱相应曲线只有正混色曲线中有负值存在，摄像机各部分光谱相应曲线只有正值值艺术效果处理艺术效果处理人为改变某种颜色的饱和度或色度人为改变某种颜色的饱和度或色度 措施：措施：l修正法：略去光谱响应特性的负区，只保留正区，并将修正法：略去光谱响应特性的负区，只保留正区，并将正区适当压缩以使重现彩色的失真程度限制在容许的范正区适当压缩以使重现彩色的失真程度限制在容许的范围之内。图围之内。图5-245-24l合成法：把光电器件丢掉的光谱响应曲线负区设法用矩合成法：把光

11、电器件丢掉的光谱响应曲线负区设法用矩阵电路近似的恢复。图阵电路近似的恢复。图5-255-25 Tianjin University5.4 彩色电视信号编码器 PALPAL制编码器制编码器l PALPAL制制CVBSCVBS由亮度信号、色度信号、色同步信号、复合消隐信号和复由亮度信号、色度信号、色同步信号、复合消隐信号和复合同步信号组成。合同步信号组成。 PALPAL逐行倒相编码方案逐行倒相编码方案l 先对色副载波先对色副载波coscosscsct t逐行倒相，后平衡调幅（应用广泛）逐行倒相，后平衡调幅（应用广泛） ce (t)u(t)v(t)sckscU(t)Sin tV(t) (t)cos