第5章 电视信号的形成、处理与记录

第5章 电视信号的形成、处理与记录

电视原理天津大学电子信息工程学院

5.1 模拟电视的数字演播室系统

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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： 各类视频源(摄像机、磁带录像机、VCD、DVD、 视频硬盘、字幕机、卫星电视接收机、 现场实况信号等) 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 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10位量化视频信号，数据传输速率270Mb/s。 在数字演播室内，设备之间流通的信号为串行数字接口( SDI , Serial Digital Interface )信号。 SDI 信号在传输中采用反转的不归零码( NRZI),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“0”和连“1”,加入扰码。

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5.2 彩色电视摄像机 彩色电视摄像机的基本组成(3大部分)①摄像机头——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。 ②视频信号处理部分——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、 γ校正 和预弯曲等；数字信号处理：A/D转换、三维滤波、轮廓校 正、彩色校正、 精细的γ校正、白压缩等。 ③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)

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5.3 图像信号的处理5.3.1 图像信号中直流分量的恢复 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。 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 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。

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具有直流分量的图像信号

图像信号中的直流分量

丢失直流分量后的图像信号

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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 电路不能消除调制型干扰。

叠加型干扰

调制型干扰

钳位电路通常采用三极管强迫钳位电路。Tianjin University

5.3.2 黑斑校正 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 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——黑色不均匀 图象亮度在水平方向上或 垂直方向上按直线规律变化 有规律的黑斑

现象

黑斑现象

在水平方向上或 垂直方向上按抛物线规律变化 无规律的黑斑现象——随机性黑斑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 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 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。

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调制型黑斑校正电路方框图

校正信号通常有4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 的行频、场频抛物线形信号。Tianjin University

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5.3.3 γ校正 由于光—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γ校正电路。 实验证明，当系统总的γs=1.26时效果较好。 彩色显像管γ约为2.8,摄像管的γ近似等于1,则通 道的γ应等于1.26/2.8=0.45

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折线性γ校正放大器 电路原理图

渐变性γ校正放大器 电路原理图Tianjin University

5.3.4 彩色校正 原因： ①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 值 ②艺术效果处理——人为改变某种颜色的饱和度或色度 措施： 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 围之内。图5-24 合成法：把光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5-25

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5.4 彩色电视信号编码器 PAL制编码器 PAL制CVBS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。

PAL逐行倒相编码方案 先对色副载波cosωsct逐行倒相，后平衡调幅(应用广泛)

ec (t) u(t) v(t) U(t)Sinωsc t V(t) Φk (t)cosωsc t 1 1 eb (t ) ebu (t ) ebv (t ) K (t )sin sct 180 K (t ) K (t )cos sct 2 2 1 1 K (t )sin sct K (t ) K (t )cos sct 2 2Tianjin University

U(t)Sinωsc t V(t) Φk (t)sin ωsc t+90

Φ K(t) +1 0 -1eb U U eb V CTianjin University

THV

2TH

3THC

t

/ 2/ 2

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为进一步提高esu、esv相位的准确性和稳定性 ——可采用数字电路数字电路预制副载波编码方案

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