2第1章彩色電視基礎(chǔ)知識掌握光的特性與度量的基本知識，包括色溫和相關(guān)色溫的概念、常用的標(biāo)準(zhǔn)白光源，以及光通量、發(fā)光強(qiáng)度、照度、亮度等主要光度學(xué)參量。掌握彩色三要素、三基色原理及混色方法等色度學(xué)知識。掌握人眼視覺特性的知識，包括亮度感覺特性以及人眼的分辨力與視覺惰性。掌握電視掃描與同步原理，以及寬高比（幅型比）、亮度、對比度、圖像分辨力、圖像清晰度等電視圖像基本參量的概念。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1光的特性與光源1.2光的度量1.3色度學(xué)概要1.4人眼的視覺特性1.5電視圖像的傳送及基本參量1.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號第1章彩色電視基礎(chǔ)知識1.1光的特性與光源

1.1.1光的特性

光是一種電磁波。電磁輻射的波長范圍很寬，按波長從長到短的順序排列，依次是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和宇宙射線等。圖1-1是按波長的順序排列的電磁波譜。

圖1-1電磁波譜波長在380～780nm范圍內(nèi)的電磁波能夠使人眼產(chǎn)生顏色感覺，稱為可見光?？梢姽庠谡麄€電磁波譜中只占極小的一段。不同波長的光呈現(xiàn)出的顏色各不相同，可見光譜的波長由780nm向380nm變化時，人眼產(chǎn)生的顏色感覺依次是紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫色。

1.1.2標(biāo)準(zhǔn)白光源與色溫彩色感覺是人眼主觀視覺功能和物體、光源屬性等客觀條件結(jié)合的產(chǎn)物,二者缺一不可。主觀因素:人眼的視覺特性客觀因素:光源的功率波譜分布彩色感覺既決定于人眼對可見光譜中的不同成分有不同視覺效果的能力，又決定于光源所含的光譜成分以及景物反射（或透射）和吸收其中某些成分的特性。1.1光的特性與光源

1.1.2標(biāo)準(zhǔn)白光源與色溫同一物體在不同光源照射下呈現(xiàn)的彩色也有所不同。光源有兩種：不發(fā)光的物體，在光源照射下，因反射一定的光譜成分和吸收其余部分而呈現(xiàn)一定的彩色；本身發(fā)光的物體，它輻射光譜分布，引起人眼的一定彩色感覺。1.1光的特性與光源在連續(xù)光譜下的顯色性1.1光的特性與光源僅有綠光和黃光的光照下的顯色性1.1光的特性與光源在彩色電視系統(tǒng)中，用標(biāo)準(zhǔn)白光作為照明光源。為了說明各種白光因光譜成分不同而存在的光色差異，通常采用與絕對黑體的輻射溫度有關(guān)的“色溫”來表征各種光源的具體光色。絕對黑體也稱全輻射體，是指不反射、不透射，完全吸收入射光的物體。它對所有波長輻射的吸收系數(shù)均為1。絕對黑體在自然界是不存在的，其實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪且粋€中空的、內(nèi)壁涂黑的球體，在其上面開了一個小孔，進(jìn)入小孔的光輻射經(jīng)內(nèi)壁多次反射、吸收，已不能再逸出到外面，這個小孔就相當(dāng)于絕對黑體。

1.1光的特性與光源德國物理學(xué)家GustavRobertKirchhoff（1824.3.12~1887.10.17），于1860年提出了術(shù)語“黑體”絕對黑體所輻射的光譜與它的溫度密切相關(guān)。絕對黑體的溫度越高，輻射的光譜中藍(lán)色成分越多，紅色成分越少。當(dāng)某一光源的相對輻射功率波譜及相應(yīng)顏色與絕對黑體在某一特定熱力學(xué)溫度下的輻射功率波譜及顏色相一致時，則絕對黑體的這一特定熱力學(xué)溫度就是該光源的色溫。由于絕對黑體的這一特定溫度與顏色有關(guān)，故名色溫。色溫的單位是開（K）。1.1光的特性與光源光源的色溫并非光源本身的實(shí)際溫度，而是與光源的相對輻射功率波譜、光色相同的絕對黑體的溫度。當(dāng)某光源的相對輻射功率波譜及相應(yīng)光色只能與某一溫度下絕對黑體的輻射功率波譜及相應(yīng)光色相近，無論怎樣調(diào)整絕對黑體的溫度都不能使兩者精確等效時，則使兩者相近的絕對黑體的溫度稱為該光源的相關(guān)色溫。相關(guān)色溫與色溫相比，只是表征光源相對輻射功率波譜、光色的精確度稍差而已。1.1光的特性與光源色溫越高，光色越偏藍(lán)；色溫越低，越偏紅。

一天中的光色隨時間變化而變化。10000K

黃昏的陽光（偏藍(lán)的光）6000K

下午的陽光5000K

中午的陽光2000K

早晨的陽光（偏紅的光）自然光1.1光的特性與光源不同光源色溫下的顏色表現(xiàn)◆國際照明委員會（CIE）對彩色電視中要應(yīng)用到的幾種標(biāo)準(zhǔn)光源作了明確的規(guī)定。A光源（A白）：色溫為2854K，相當(dāng)于鎢絲燈在2800K時發(fā)出的光，其波譜能量主要集中在紅色和紅外線區(qū)域較大，看起來不如太陽光白，帶些橙紅色，接近于早上的陽光。是一種能實(shí)現(xiàn)的基準(zhǔn)光源。B光源（B白）：其相關(guān)色溫為4874K，接近于中午直射陽光。在實(shí)驗(yàn)室中，可以用特制的濾色鏡在A光源下獲得。1.1光的特性與光源C光源（C白）：相關(guān)色溫為6774K，相當(dāng)于白天的自然光，其波譜能量在400～500nm處最大，可見C白含藍(lán)色成份較多。也可用特制濾色鏡由A光源獲得。D65光源（D65白）：相關(guān)色溫為6504K，相當(dāng)于白天的平均光照，用來作為照明光源時，被照射物體所呈現(xiàn)的顏色更接近于在日光照射下的真實(shí)顏色。所以，1967年CIE（國際照明委員會）建議采用D65作為標(biāo)準(zhǔn)光源。它可以由彩色顯象管的三種熒光粉發(fā)出的光適當(dāng)配合而得到。1.1光的特性與光源E光源（E白）：相關(guān)色溫為5500K，是在色度學(xué)中采用的一種等能白光，就是當(dāng)可見光譜范圍內(nèi)所有波長的光都具有相等輻射功率時所形成的一種白光。這種白光自然界中不存在，但采用它大大簡化了色度學(xué)中的計(jì)算，故純粹是為了簡化色度學(xué)中的計(jì)算而引入的一種假想光源。1.1光的特性與光源1.1光的特性與光源1.2光的度量1.3色度學(xué)概要1.4人眼的視覺特性1.5電視圖像的傳送及基本參量1.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號第1章彩色電視基礎(chǔ)知識1.2光的度量1.2.1光通量和發(fā)光強(qiáng)度1.光通量光通量是按人眼的光感覺來度量的輻射功率，用符號φ表示，其單位名稱為流明(lm)。當(dāng)λ＝555nm的單色光輻射功率為1W時，產(chǎn)生的光通量為683lm，或稱1光瓦。在其他波長時，由于相對視敏度V(λ)下降，相同輻射功率所產(chǎn)生的光通量隨之下降。波長λ的單色光輻射功率為φ(λ)瓦時，相當(dāng)于波長555nm的單色光輻射功率為φ(λ)V(λ)瓦，光通量為φ(λ)V(λ)光瓦，或683φ(λ)V(λ)流明。1.2.1光通量和發(fā)光強(qiáng)度非單一波長的光源，其發(fā)出之光通量，是它在各波長范圍所發(fā)出的光通量總和。對于N個單色光λ1、λ2、…λN組成的光源，Φ=683Σφ(λi)V(λi)[lm]

對于具有連續(xù)光譜功率分布密度φ(λ)的光源, Φ=683∫φ(λ)V(λ)dλ[lm]常用每瓦流明來表達(dá)一個光源或顯示器的發(fā)光效率?！?0W的鎢絲燈泡輸出的光通量為468lm，發(fā)光效率為11.7lm/W；◆40W的日光燈可以輸出2100lm的光通量，發(fā)光效率為52.5lm/W；◆電視演播室鹵鎢燈發(fā)光效率可達(dá)80～100lm/W。1.2.1光通量和發(fā)光強(qiáng)度

2.發(fā)光強(qiáng)度

光源在給定方向上發(fā)出波長555nm的單色輻射，且在此方向上的輻射功率為1/683W/Sr，則稱該光源在此方向上的發(fā)光強(qiáng)度為1cd。 發(fā)光強(qiáng)度單位是cd，讀作坎[德拉]。1.2.1光通量和發(fā)光強(qiáng)度1.2.1照度和亮度◆亮度L:單位是cd/m2

，讀作坎/米2

亮度表示單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度。 （同樣的發(fā)光強(qiáng)度面積越小亮度越大）◆照度E：單位是lx，讀作勒克斯 照度表示物體表面受到光照射時，單位面積上入射的光通量。1lx等于每平方米上有1lm的光通量。1lx=1lm/m2

（同樣的光通量面積越小光照度越大）

1.1光的特性與光源1.2光的度量1.3色度學(xué)概要1.4人眼的視覺特性1.5電視圖像的傳送及基本參量1.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號第1章彩色電視基礎(chǔ)知識1.3.1光的顏色與彩色三要素◆光的分類：●單色光和復(fù)合光單色光是指只含單一波長成分的色光或者所占波譜寬度小于5nm的色光；復(fù)合光是指包含有兩種或兩種以上波長成分的光。

1.3色度學(xué)概要1.3.1光的顏色與彩色三要素

●譜色光和非譜色光

太陽輻射的光含有各種單色光的波譜，給人以白光的綜合感覺。若把太陽輻射的一束光投射到棱鏡上，太陽光會經(jīng)過棱鏡分解成一組按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫順序排列的連續(xù)光譜，被分解之后的色光，若再次經(jīng)過棱鏡，就不能再分解了，這種單一波長的色光稱譜色光。把兩個或者兩個以上的單色光混合所得，但又不能作為譜色出現(xiàn)在光譜上的色光稱為非譜色光。單色光一定是譜色光，非譜色光一定是復(fù)合光，而復(fù)合光也可能是譜色光。

●直射光、反射光與透射光反射光直射光發(fā)光物體呈現(xiàn)的顏色是由物體本身發(fā)出不同波長的光所造成；不發(fā)光物體呈現(xiàn)的顏色是光照射物體時被物體反射出的光所具有的。1.3.1光的顏色與彩色三要素◆描述一種色彩需要用亮度、色調(diào)和色飽和度三個基本參量，這三個參量稱為彩色三要素?！袅炼确从彻獾拿髁脸潭?。彩色光輻射的功率越大，亮度越高，反之亮度越低。不發(fā)光物體的亮度取決于它反射光功率的大小。若照射物體的光強(qiáng)度不變，物體的反射性能越好，物體越明亮，反之越暗。對于一定的物體，照射光越強(qiáng)，物體越明亮，反之越暗。

1.3.1光的顏色與彩色三要素低亮度高亮度1.3.1光的顏色與彩色三要素

◆色調(diào)反映彩色的類別，例如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等不同顏色。發(fā)光物體的色調(diào)由光的波長決定，不同波長的光呈現(xiàn)不同的色調(diào)；不發(fā)光物體的色調(diào)由照明光源和該物體的吸收、反射或透射特性共同決定。1.3.1光的顏色與彩色三要素

◆色飽和度反映彩色光的深淺程度。同一色調(diào)的彩色光，會給人以深淺不同的感覺，深紅、

粉紅是兩種不同飽和度的紅色，深紅色飽和度高，粉紅色飽和度低。

1.3.1光的顏色與彩色三要素飽和度與彩色光中的白光比例有關(guān)，白光比例越大，飽和度越低。高飽和度的彩色光可加白光來沖淡成低飽和度的彩色光。飽和度最高的光稱為純色光或飽和色。1.3.1光的顏色與彩色三要素譜色光就是純色光，其飽和度為100%。飽和度低于100%的彩色稱為非飽和色，日常生活中所見到的大多數(shù)彩色是非飽和色。白光的飽和度為0。色調(diào)與色飽和度合稱為色度。它既說明彩色光的顏色類別，又說明顏色的深淺程度。

380nm780nm1.3.1光的顏色與彩色三要素1.3.2三基色原理及應(yīng)用根據(jù)人眼的視覺特性，在電視機(jī)中重現(xiàn)圖像時并不要求完全重現(xiàn)原景物反射或透射光的光譜成分，而應(yīng)獲得與原景物相同的彩色感覺。因此仿效人眼三種錐狀細(xì)胞，可以選擇三種基色，將它們按不同比例進(jìn)行組合，可得到自然界中絕大多數(shù)的彩色。這三種基色必須是相互獨(dú)立的，即任一種基色都不能由其他兩種基色混合得到。1.3色度學(xué)概要自然界中絕大多數(shù)的彩色可以分解為三基色，三基色按一定比例混合，可得到自然界中絕大多數(shù)彩色?；旌仙纳{(diào)和飽和度由三基色的混合比例決定，混合色的亮度等于三種基色亮度之和。

1.3.2三基色原理及應(yīng)用因?yàn)槿搜鄣娜N錐狀細(xì)胞對紅光、綠光和藍(lán)光最敏感，所以在紅色、綠色和藍(lán)色光譜區(qū)中選擇三個基色按適當(dāng)比例混色可得到較多的彩色。在彩色電視中，選用了紅、

綠、

藍(lán)作為三基色，分別用R、

G、

B來表示。波長為700nm的紅光為紅基色——R(紅)波長為546.1nm的綠光為綠基色——G(綠)波長為435.8nm的藍(lán)光為藍(lán)基色——B(藍(lán))1.3.2三基色原理及應(yīng)用

三基色原理是彩色電視系統(tǒng)的基礎(chǔ)，無需逐一去傳送各種彩色信號，而只需將各種彩色分解成比例不同的三基色傳送出去，再將三基色相加混色，即可產(chǎn)生視覺效果。攝像機(jī)把圖像分解成三基色信號，電視機(jī)又用三基色信號還原出原圖像的色彩。三基色光相混合得到的彩色光的亮度等于三種基色亮度之和，這種混合色稱為相加混色。1.3.2三基色原理及應(yīng)用例：當(dāng)R＝G＝B＝1（基色單位）時R＋G＝黃R＋B＝紫G＋B＝青R＋G＋B＝白1.3.2三基色原理及應(yīng)用紅藍(lán)紫綠白青黃1.3.2三基色原理及應(yīng)用R

G

BRGB模型(用于顯示器)●特點(diǎn):色彩鮮艷1.3.2三基色原理及應(yīng)用RGB模型的優(yōu)缺點(diǎn)選擇RGB顏色空間簡化了系統(tǒng)的架構(gòu)與設(shè)計(jì)；由于RGB顏色空間使用了多年，采用RGB顏色空間設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以利用大量已有的軟件模塊；處理現(xiàn)實(shí)世界圖像時，生成任何一種顏色RGB三個分量都需要占用相同帶寬，使得每個顏色分量的幀緩沖需要同樣的像素深度和顯示分辨率，不是很有效；為了修改給定像素的亮度或顏色值，必須同時從幀緩沖中讀出顏色的三個分量，重新計(jì)算顏色和亮度，執(zhí)行修改計(jì)算新的RGB值寫回幀緩沖，不是很有效，若能直接以亮度和顏色格式存儲圖像會更有效。1.3.2三基色原理及應(yīng)用

相加混色不僅運(yùn)用三基色原理，還進(jìn)一步利用人眼的視覺特性，產(chǎn)生較相減混色更寬的彩色范圍。常用的相加混色方法有以下三種：時間混色法空間混色法生理混色法1.3.2三基色原理及應(yīng)用◆時間混色法：將三種基色光按一定的比例，順序輪流投射到同一平面上，只要輪換速度足夠快，由于人眼的視覺惰性，分辨不出三種基色，而是看到混合彩色的效果。這是順序制彩色電視圖像顯示的基礎(chǔ)。1.3.2三基色原理及應(yīng)用◆空間混色法：將三種基色光分別投射到同一表面的相鄰三點(diǎn)上，只要三點(diǎn)相隔足夠近，由于人眼的分辨力有限，故看到的不是三種基色，而是看到混合彩色的效果。1.3.2三基色原理及應(yīng)用彩色CRT顯示屏、LCD顯示屏、PDP顯示屏都是根據(jù)空間混色法得到彩色圖像的。◆生理混色法當(dāng)兩只眼睛同時觀看不同的顏色，人們所感覺到的彩色不是兩種單色，而是它們的混合色，稱為生理混色法。1.3.2三基色原理及應(yīng)用相減混色

在彩色印刷、彩色膠片和繪畫中的混色采用相減混色。相減混色是利用顏料、染色的吸色性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。混合顏料時，每增加一種顏料，都要從白光中減去更多的光譜成分，因此，顏料混合的過程稱為相減混色。1.3.2三基色原理及應(yīng)用CMY/CMYK模型從理論上說，任何一種顏色的顏料都可以用三種基色的顏料按一定比例混合而成。這三種顏色是：青(Cyan)——紅色的補(bǔ)色品紅(Magenta)——綠色的補(bǔ)色黃

(Yellow))——藍(lán)色的補(bǔ)色通常寫成CMY。由于打印墨的問題，往往需加一些黑墨(inK)，所以真正打印機(jī)處理的是四色。簡稱CMYK。1.3.2三基色原理及應(yīng)用CYMRGB

Y

KMC

CMYK模型1.3.2三基色原理及應(yīng)用C(青色)M(品紅)Y(黃色)顏色000白001黃010品紅011紅100青101綠110藍(lán)111黑1.3.2三基色原理及應(yīng)用CMYK模式(用于印刷)●特點(diǎn):色彩灰暗分色膠片印版印輥印紙成品C

M

Y

K1.3.2三基色原理及應(yīng)用

RGB

CMYRGB和CMY值都?xì)w一到【0，1】1.3.2三基色原理及應(yīng)用1.3.3RGB計(jì)色系統(tǒng)1.配色實(shí)驗(yàn)給定一種彩色光，可通過配色實(shí)驗(yàn)來確定其所含三基色的比例，配色實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。實(shí)驗(yàn)裝置是由兩塊互成直角的理想白板將觀察者的視場一分為二，在一塊白板上投射待配色，另一塊白板上投射三基色。

調(diào)節(jié)三基色光的光通量，使由三基色光混合得到的顏色與待配顏色完全相同，即達(dá)到顏色匹配。這時從調(diào)節(jié)器刻度上就可得出混配該色光所需的三基色光的量。

配色實(shí)驗(yàn)裝置1.3.3RGB計(jì)色系統(tǒng)為使等量的三個基色光能配出標(biāo)準(zhǔn)白光，規(guī)定了紅、綠、藍(lán)三個基色單位，分別用[R]、[G]、[B]表示。光量調(diào)節(jié)器也按基色單位進(jìn)行刻度，當(dāng)三個基色光量刻度分別為1[R]、1[G]、1[B]時，配出等能白光E白。配得等能白光E白，測得三基色光通量的比例為：

1∶4.5907∶0.0601

1.3.3RGB計(jì)色系統(tǒng)2.配色方程與三刺激值等能白光的配色方程：FE白＝1［R］＋1［G］＋1［B］任意彩色光F的配色方程：

F＝R［R］＋G［G］＋B［B］

其中：R、G、B稱為三刺激值

取1［R］的光通量為1流明，則

任意彩色光F的光通量(亮度)公式：

│F│＝(R＋4.5907G＋0.0601B)lm1.3.3RGB計(jì)色系統(tǒng)光譜三刺激值：配出單位輻射功率、波長為λ的單色光的三刺激值該單色光配色方程：1.3.3RGB計(jì)色系統(tǒng)RGB制混色曲線具有任意功率分布Φe(λ)的彩色光F的三刺激值計(jì)算：連續(xù)分布：離散分布：1.3.3RGB計(jì)色系統(tǒng)RGB色度圖色度（色調(diào)、飽和度）只與三刺激值的比例有關(guān)。令：R+G+B=m

m稱為色模，代表某彩色光所含三基色單位的總量。則用色模歸一化的三刺激值：

r=R/m

g=G/m

b=B/m

r、g、b稱為色度坐標(biāo)且有：

r+g+b=11.3.3RGB計(jì)色系統(tǒng)配色方程為：F=m{r[R]+g[G]+b[B]}亮度公式為：|F|=m（r+4.5907g+0.0601b）r、g、b是三基色單位總量為1時的三刺激值。r、g、b的比例關(guān)系與R、G、B的比例關(guān)系相同，都可表示同一彩色的色度。只要知道r、g、b其中的二個，就可確定第三個，所以可用二維坐標(biāo)來表示各種彩色的色度。將色度用r-g二維坐標(biāo)圖顯示——色度圖。RGB色度圖1.3.3RGB計(jì)色系統(tǒng)RGB（r-g）色度圖[R]的色度坐標(biāo)（1，0，0）[G]的色度坐標(biāo)（0，1，0）[B]的色度坐標(biāo)（0，0，1）[E白]的色度坐標(biāo)（1/3，1/3，1/3）以[R]、[G]、[B]為頂點(diǎn)的三角形稱為彩色三角形由譜色光的色度坐標(biāo)連成的舌形曲線稱為譜色軌跡，實(shí)色都在譜色軌跡內(nèi)坐標(biāo)越靠近譜色軌跡飽和度越高，越靠近[E白]飽和度越低RGB計(jì)色制存在的問題：用物理三基色[R][G][B]計(jì)色時出現(xiàn)負(fù)系數(shù)。負(fù)系數(shù)代表負(fù)光，表示用[R][G][B]三基色相加混合配不出此種顏色的光。RGB色度圖只表示色度，不表示亮度，需用亮度公式再計(jì)算亮度。譜色的坐標(biāo)不全在第Ⅰ象限，作圖不方便。

為了克服RGB計(jì)色制的缺點(diǎn)，CIE委員會制訂了新的計(jì)色制——XYZ計(jì)色制，即CIE制。1.3.3RGB計(jì)色系統(tǒng)1.1光的特性與光源1.2光的度量1.3色度學(xué)概要1.4人眼的視覺特性1.5電視圖像的傳送及基本參量1.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號第1章彩色電視基礎(chǔ)知識1.4人眼的視覺特性

人眼的視覺系統(tǒng)對顏色的感知可歸納出如下幾個特性：眼睛可類比于一個攝像機(jī)。人的視網(wǎng)膜通過神經(jīng)元來感知外部世界的顏色。每個神經(jīng)元或者是一個對亮度和顏色敏感的錐體細(xì)胞，或者是一個只對亮度敏感而對顏色不敏感的桿體細(xì)胞。1.4.1視覺光譜光視效率曲線1.光譜光視效率視覺效應(yīng)是由可見光刺激人眼引起的。如果光的輻射功率相同而波長不同，則引起的視覺效果也不同，不僅顏色感覺不同，而且亮度感覺也不同。在產(chǎn)生相同亮度感覺的情況下，測出各種波長光的輻射功率Ф(λ)，定義光譜光視效能：

K(λ)=

1/Ф(λ)K(λ)用來衡量視覺對波長為λ的光的敏感程度。1.4人眼的視覺特性1.4.1視覺光譜光視效率曲線當(dāng)λ=555nm時，有最大的光譜光視效能：

Km=K(555) 任意波長光的光譜光視效能K(λ)與Km之比稱為

光譜光視效率（相對視敏度），用函數(shù)V(λ)表示：

V(λ)也可用得到相同主觀亮度感覺時所需各波長光的輻射功率Ф(λ）表示：

V(λ)=Ф（555）/Ф(λ)1.明暗視覺亮環(huán)境下錐狀細(xì)胞、桿狀細(xì)胞共同起作用，分辨明暗、彩色，稱為明視覺。暗環(huán)境下只有桿狀細(xì)胞起作用，只能分辨明暗，稱為暗視覺。暗視覺比明視覺相比，其相對視敏度曲線向左移，表現(xiàn)為對波長短的光敏感程度有所增大。1.4.2人眼的亮度感覺特性1.4人眼的視覺特性1933年CIE測得的明視覺與暗視覺的光譜光視效率曲線1.4.2人眼的亮度感覺特性2.亮度感覺

人在觀察景物時所得到的亮度感覺并不直接由景物的亮度所決定，而且還與周圍環(huán)境的背景亮度有關(guān)。主觀亮度感覺與亮度關(guān)系曲線1.4.2人眼的亮度感覺特性人眼察覺亮度變化的能力是有限的

要使人眼感覺到兩個畫面有亮度差別，必須使兩者的亮度差達(dá)到ΔBmin，ΔBmin稱為可見度閾值。1.4.2人眼的亮度感覺特性對于不同的背景亮度B，人眼可覺察的最小亮度差ΔBmin也不同。但在一個均勻亮度背景下，ΔBmin/B是在一定的亮度范圍內(nèi)近似不變,并等于一個常數(shù)ξ。ξ

=ΔBmin/B稱為韋伯-費(fèi)涅爾系數(shù)。

BB+

Bmin1.4.2人眼的亮度感覺特性韋伯

(ErnstHeinrichWeber)

德國生理學(xué)家費(fèi)涅爾（GustavTheodora

Fechner）德國物理學(xué)家、心理物理學(xué)1.4.2人眼的亮度感覺特性視覺范圍是指人眼所能感覺到的亮度的范圍。視覺范圍非常寬。人眼能感覺的絕對亮度范圍，從千分之幾直到幾百萬cd/m2。因?yàn)檠劬Φ母泄庾饔糜须S外界光的強(qiáng)弱而自動調(diào)節(jié)的能力，即適應(yīng)性，但人眼不能同時感受這么寬的亮度范圍。分段感受。當(dāng)人眼適應(yīng)了某一環(huán)境的平均亮度之后，所能感覺的亮度范圍將變小。對于適應(yīng)了B點(diǎn)亮度的眼睛來說，A點(diǎn)的實(shí)際亮度感覺很暗。3.視覺范圍及明暗感覺的相對性1.4.2人眼的亮度感覺特性人眼的這種視覺特性具有很重要的實(shí)際意義。重現(xiàn)圖像的亮度不需要等于實(shí)際景象的亮度，只需要保持二者的最大亮度Bmax和最小亮度Bmin之比值C不變。此比值C＝Bmax/Bmin稱為對比度。對于人眼不能察覺的亮度差別，在重現(xiàn)圖像時也不必精確復(fù)制出來，只要保證重現(xiàn)圖像和原景物有相同的亮度層次。人眼的明暗（黑白）感覺是相對的。正因?yàn)槿绱?，電影和電視中的景物?shí)際上并不反映實(shí)景亮度，卻能給人以真實(shí)的亮度感覺。3.視覺范圍及明暗感覺的相對性1.4.2人眼的亮度感覺特性1.4.3人眼的分辨力與視覺惰性1.人眼的分辨力■人眼的分辨力是指人在觀看景物時人眼對景物細(xì)節(jié)的分辨能力?！鋈搜蹖Ρ挥^察物體上剛能分辨的最緊鄰兩黑點(diǎn)或兩白點(diǎn)的視角θ的倒數(shù)1/θ,稱為人眼的分辨力或視覺銳度。1.4人眼的視覺特性若θ以分為單位，則根據(jù)圖示幾何關(guān)系，得到：或θdL1.4.3人眼的分辨力與視覺惰性查視力=

檢測人眼分辨力？◆人眼對彩色細(xì)節(jié)的分辨力要低于對黑白細(xì)節(jié)的分辨力。

例如，若把人眼剛好能分辨的黑白相間的條紋換成不同顏色的相間條紋，則眼睛就不能再分辨出條紋。如果條紋紅綠相間的，則我們感覺到的是一片黃色?！羧搜蹖Σ煌噬募?xì)節(jié)分辨力也不一樣。一般來說，人眼對紅綠色的分辨力比對藍(lán)色的分辨力要高。

1.4.3人眼的分辨力與視覺惰性2.彩色細(xì)節(jié)分辨力人眼對彩色細(xì)節(jié)的分辨力遠(yuǎn)比對黑白細(xì)節(jié)的分辨力低。細(xì)節(jié)色別黑白黑綠黑紅黑藍(lán)綠紅紅藍(lán)綠藍(lán)分辨力100%94%90%26%40%23%19%1.4.3人眼的分辨力與視覺惰性◆大面積著色原理：由于人眼對彩色細(xì)節(jié)的分辨力低，所以在彩色電視系統(tǒng)傳送彩色圖像時，對于圖像的細(xì)節(jié)，可只傳黑白的亮度信號，而不傳彩色信息。這就是所謂的彩色電視大面積著色原理。利用這個原理可以節(jié)省傳輸?shù)念l帶。1.4.3人眼的分辨力與視覺惰性1.4.3人眼的分辨力與視覺惰性3.視覺惰性

◆當(dāng)一定強(qiáng)度的光突然作用于視網(wǎng)膜時，人眼并不能立即產(chǎn)生穩(wěn)定的亮度感覺，而須經(jīng)過一個短暫過程后才會形成穩(wěn)定的亮度感覺。另外，當(dāng)作用于人眼的光突然消失后，亮度感覺并不立即消失，也需經(jīng)過一段時間的過渡過程。人眼視覺暫留時間，在白天約為0.02秒，夜晚約為0.2秒。

◆人眼亮度感覺變化滯后于實(shí)際亮度變化，以及光線消失后的視覺暫留現(xiàn)象，總稱為視覺惰性。

◆電視中利用人眼的視覺惰性和熒光粉的余輝作用以及電子束高速反復(fù)運(yùn)動，使屏幕上原本不連續(xù)的光亮，產(chǎn)生整個屏幕同時發(fā)光的效果。

4.臨界閃爍頻率

當(dāng)人眼受周期性的光脈沖照射時，如果光脈沖頻率不高，則會產(chǎn)生一明一暗的閃爍感覺。如果將光脈沖頻率提高到某一定值以上，由于視覺惰性，眼睛便感覺不到閃爍，感到是一種均勻的連續(xù)的光刺激。

剛好不引起閃爍感覺的光脈沖最低頻率，稱為臨界閃爍頻率，它主要與光脈沖的亮度有關(guān)。為了不產(chǎn)生閃爍感覺，在電影中采用遮光的辦法使每幅畫面放映兩次，實(shí)際上相當(dāng)于每秒鐘放映48格畫面，其閃爍頻率為48Hz。1.4.3人眼的分辨力與視覺惰性1.1光的特性與光源1.2光的度量1.3色度學(xué)概要1.4人眼的視覺特性1.5電視圖像的傳送及基本參量1.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號第1章彩色電視基礎(chǔ)知識1.5電視圖像的傳送及基本參量1.5.1圖像分解與順序傳送1.5.2電視掃描方式1.5.3電視圖像的基本參量1.5.4圖像顯示格式及掃描方式表示方法1.5.1圖像分解與順序傳送◆為了傳輸一幅圖像，通常的辦法是將整個畫面分解成許多小的單元，我們把被分解的最小的圖像單元稱為像素。◆像素(Pixel)：由Picture和element組合而成，是組成圖像的基本單元。1.5電視圖像的傳送及基本參量?圖像的順序傳送就是在發(fā)送端把被傳送圖像上各像素的亮度、色度按一定順序，逐一地轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，并依次經(jīng)過一個通道，在接收端再按相同的順序，將各像素的電信號在電視機(jī)屏幕相應(yīng)位置上轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌炼取⑸鹊墓恻c(diǎn)。1.5.1圖像分解與順序傳送

重現(xiàn)自然景物彩色不一定要恢復(fù)原景物輻射的所有光波成分，重要的是獲得與原景物相同的彩色感覺。電視圖像的攝取與重現(xiàn)實(shí)質(zhì)上是一種光電轉(zhuǎn)換過程，它分別是由攝像機(jī)和顯像管來完成的。1.5.1圖像分解與順序傳送★彩色圖像的攝取通過分光系統(tǒng)將彩色光分解成三基色的光，分別用三個攝像管攝取，得到三個基色的電信號。1.5.1圖像分解與順序傳送★彩色圖像的重現(xiàn)利用空間混色法，將受到三基色信號激勵的電子槍產(chǎn)生三個電子束，分別轟擊紅綠藍(lán)熒光點(diǎn)，從而重現(xiàn)彩色圖像。1.5.1圖像分解與順序傳送1.5.2電視掃描方式隔行掃描?隔行掃描是將一幀電視圖像分成兩場進(jìn)行交錯掃描。?幀：構(gòu)成一幅圖像的各像素傳送一遍稱為進(jìn)行一個幀處理。幀是構(gòu)成活動圖像的最小單元。?根據(jù)人眼視覺惰性及臨界閃爍頻率，在保證無閃爍感的條件下，要求電視顯示器的幀頻在48Hz以上。若要提高幀，則會增加圖像信號的傳輸帶寬。為了消除閃爍感而又不使圖像信號的傳輸帶寬過寬，仿照電影膠片中一幅畫格圖像在銀幕上曝光兩次可以節(jié)省一半膠片而不影響銀幕畫面質(zhì)量的作法，電視中采用了隔行掃描方案。電視掃描方式分為隔行掃描和逐行掃描兩種方式。隔行掃描示意圖1.5.2電視掃描方式隔行掃描光柵及掃描電流波形1.5.2電視掃描方式

沿水平方向的掃描稱為行掃描，從左到右為正程掃描THt，從右到左為行逆程掃描THr。行周期TH=THt+THr

沿垂直方向的掃描為場掃描，從上到下為場正程掃描TVt，從下到上為場逆程掃描TVr，場周期TV=TVt+TVr場逆程系數(shù)β＝TVr／TV

按電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定β＝8%行逆程系數(shù)α＝THr／TH

按電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α＝18.75％1.5.2電視掃描方式隔行掃描的關(guān)鍵是要使兩場光柵均勻鑲嵌，否則屏幕上掃描光柵不均勻，甚至產(chǎn)生并行現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了圖像清晰度。為此選取一幀圖像總行數(shù)為奇數(shù)，每場均包含有半行。并設(shè)計(jì)成奇數(shù)場最后一行為半行，然后電子束返回到屏幕上方的中間，開始偶數(shù)場的掃描；偶數(shù)場第一行也為半行，最后一行為整行。

PAL制：625行，25Hz

NTSC制：525行，30Hz(29.97Hz)奇數(shù)行隔行掃描滿足的條件(1)下一幀掃描起始點(diǎn)應(yīng)與上一幀起始點(diǎn)相同，以便保證各幀掃描光柵重疊；(2)相鄰兩場掃描光柵必須均勻鑲嵌，以獲得高清晰度。1.5.2電視掃描方式1、行掃描參數(shù)：

行頻fH

：15625Hz(625×25)行周期TH：64μs

行正程時間THt：52μs行逆程時間THr：12μs2、場掃描參數(shù)：

場頻fV

：50Hz（幀頻25Hz）場周期TV：20ms

場正程時間TVt：18.4ms場逆程時間TVr：1.6ms3、行數(shù)：

每幀掃描行數(shù)：625行每幀顯示行數(shù)Z：575行

每場掃描行數(shù)：312.5行每場顯示行數(shù)：287.5行我國模擬電視掃描參數(shù)隔行掃描的缺點(diǎn)(1)存在行間閃爍

若場頻為50Hz，幀頻為25Hz，但每行的亮度是按幀頻重復(fù)的，低于臨界閃爍頻率，有明顯的行間閃爍，隔行越多越明顯。(2)并行現(xiàn)象引起垂直清晰度下降

真實(shí)并行：在隔行掃描中，要求行、場掃描頻率之間保持嚴(yán)格的關(guān)系，否則兩場光柵不能均勻鑲嵌。嚴(yán)重時，甚至兩場光柵會重疊在一起，這時垂直清晰度下降一半。

視在并行：若被傳送圖像中的運(yùn)動物體在垂直方向上有足夠大的速度分量，并且每經(jīng)過一場時間運(yùn)動物體剛好向下移動一行距離，則后一場傳送的細(xì)節(jié)將與前一場相同。所以當(dāng)視線隨著運(yùn)動物體移動時，看起來好像兩行變成了一行。(3)垂直邊緣鋸齒化

當(dāng)畫面中的運(yùn)動物體沿水平方向的速度足夠大時，物體垂直邊沿因隔行分場傳送，會發(fā)生在相鄰場掃描行中左右錯開的“鋸齒化”現(xiàn)象。(4)隔行掃描產(chǎn)生的視頻信號對于壓縮處理和后期視頻制作帶來困難1.5.2電視掃描方式◆逐行掃描：電子束從屏幕左上端開始，按照從左到右、從上到下的順序以均勻速度一行接一行的掃描，一次連續(xù)掃描完成一幀電視畫面。

從左到右的掃描過程稱為行正程；

從右到左的掃描過程稱為行逆程；

從上而下的掃描過程稱為幀正程；

從下返回上的掃描過程稱為幀逆程。1.5.2電視掃描方式逐行掃描的優(yōu)點(diǎn)（1）逐行掃描產(chǎn)生的視頻信號使得圖像重建變得容易，而且可與現(xiàn)有軟、硬件兼容。（2）計(jì)算機(jī)的終端顯示的用戶觀察距離近，屏幕占據(jù)的視場大，采用逐行掃描顯示可以減少屏幕大面積閃爍和邊緣閃爍，不易使眼睛疲勞。（3）有源矩陣液晶顯示器必須采用逐行掃描，以得到良好的運(yùn)動再現(xiàn)和高亮度。（4）在HDTV的研究中，消除隔行掃描的缺陷是其重要目標(biāo)之一。節(jié)目源使用逐行掃描技術(shù)從根本上消除了隔行掃描的缺陷。

1.5.2電視掃描方式◆寬高比（幅型比）視覺最清楚的范圍：垂直視角θV=15°

水平視角θH=20°矩形屏幕尺寸用對角線長度表示，單位常用英寸寬高比屏幕尺寸標(biāo)清電視4∶3<34in高清電視16∶9>34in1.5.3電視圖像的基本參量1、考慮人眼視覺特性，場頻應(yīng)高于臨界閃爍頻率48Hz；2、考慮信號帶寬的限制；3、考慮交流電源對電視圖像的影響，與電網(wǎng)頻率相同。

◆場掃描頻率

最終選定場頻fV=50Hz。1.5.3電視圖像的基本參量◆亮度

亮度是表征發(fā)光物體的明亮程度，是人眼對發(fā)光器件的主觀感受。在電視機(jī)或顯示器中，亮度是表征圖像亮暗的程度，是指在正常顯示圖像質(zhì)量的條件下，重顯大面積明亮圖像的能力。1.5.3電視圖像的基本參量◆亮度

對于正常觀看電視圖像時，在一定亮度的范圍內(nèi)，亮度值越大，則顯示的圖像越清晰，但亮度值超過一定的范圍，亮度值再增加，反而使圖像清晰度下降；并且長時間在高亮度狀態(tài)下觀看電視，眼睛易感到疲勞。此外，亮度太高，不僅浪費(fèi)能源，還會降低顯示屏的使用壽命。對于消費(fèi)者在室內(nèi)觀看圖像時，環(huán)境光較暗，電視機(jī)有用平均亮度在50~100cd/m2范圍內(nèi)觀看比較適宜。室外觀看電視圖像時要求畫面的平均亮度大約為300cd/m2。

1.5.3電視圖像的基本參量◆對比度

對比度是表征在一定的環(huán)境光照射下，物體最亮部分的亮度與最暗部分的亮度之比。電視機(jī)或顯示器的對比度(C)是指在同一幅圖像中，顯示圖像最亮部分的亮度(Bmax)和最暗部分的亮度(Bmin)之比。當(dāng)計(jì)及環(huán)境亮度Bφ時的對比度為:1.5.3電視圖像的基本參量◆對比度

圖像對比度是電視機(jī)或顯示器重顯圖像質(zhì)量的重要參數(shù)之一。

較高的圖像對比度可以使圖像層次分明，增加圖像的縱深感，提高圖像的清晰度。對LCD電視機(jī)來說，因圖像暗場時對比度較低，使圖像層次感、縱深感較差，影響了重顯圖像的質(zhì)量。但不惜成本的提高對比度也毫無意義，即使再高的對比度，人眼也不能分辨出來；同時過高的對比度并不能明顯改善圖像質(zhì)量，相反可能降低圖像的清晰度。

1.5.3電視圖像的基本參量◆清晰度（分辨率）不同行業(yè)表達(dá)清晰度（分辨率）的方法電視清晰度的表示法線、電視線電影膠片清晰度的表示法每毫米線對（LinePair/mm）計(jì)算機(jī)圖形、數(shù)碼相機(jī)清晰度表示法像素采用像素有利于統(tǒng)一不同行業(yè)有關(guān)清晰度的表達(dá)方法數(shù)字電視和數(shù)字電影的拍攝和顯示都采用了有限像素的器件如CCD、CMOS、LCD、PDP電視/電影信號數(shù)字化后其采樣點(diǎn)數(shù)量是有限的1.5.3電視圖像的基本參量◆圖像分辨力

數(shù)字電視圖像分辨力是數(shù)字電視系統(tǒng)或圖像信號源或信號處理過程或顯示器件（屏）等客觀上轉(zhuǎn)換、處理、傳輸或重顯圖像細(xì)節(jié)的能力，是數(shù)字電視系統(tǒng)、設(shè)備或器件的物理性能指標(biāo)。

我國的SDTV和HDTV的圖像分辨力分別為720×576像素和1920×1080像素。1.5.3電視圖像的基本參量1.5.4圖像顯示格式及掃描方式表示方法

數(shù)字電視畫面的圖像顯示格式一般指圖像水平方向和垂直方向的有效像素?cái)?shù)。圖像顯示格式描述了組成一幅圖像的像素點(diǎn)陣數(shù)。我國SDTV圖像顯示格式為720×576，一幀圖像在水平和垂直方向上的有效像素?cái)?shù)分別為720和576，掃描方式為隔行掃描，這種電視系統(tǒng)或顯示方式通常用720×576i表示，其中i表示隔行（interlace）掃描；HDTV圖像用1920×1080i表示。1080/60i每幀有效掃描行數(shù)幀頻或場頻掃描方式:P—

逐行掃描i—

隔行掃描在各種文獻(xiàn)中也經(jīng)?？梢砸姷狡渌谋硎痉ā褚阎獛?場頻時，用1080i、720P表示掃描線數(shù)和掃描方式●已知掃描線數(shù)時，用50i或60P表示幀/場頻和掃描方式1080/50i720/60P1080/50/2:1720/60/1:11080@50i720@60P1.5.4圖像顯示格式及掃描方式表示方法1.1光的特性與光源1.2光的度量1.3色度學(xué)概要1.4人眼的視覺特性1.5電視圖像的傳送及基本參量1.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號第1章彩色電視基礎(chǔ)知識1.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號

標(biāo)準(zhǔn)彩條信號是由彩條信號發(fā)生器產(chǎn)生的一種測試信號。它是用電的方法產(chǎn)生的模擬彩色攝像機(jī)拍攝的光電轉(zhuǎn)換信號，常用以對彩色電視系統(tǒng)的傳輸特性進(jìn)行測試和調(diào)整。1.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號

彩色電視為了與黑白電視兼容，必須傳送一個亮度信號，以便黑白電視機(jī)接收。在彩色電視中，常用兩個色差信號(B-Y)和(R-Y)來代表色度信息，它們與彩色攝像機(jī)輸出的R、G、B三基色信號存在下列關(guān)系：

1.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號白條：ER=EG=EB=1

EY白=0.30＋0.59＋0.11=1

ER-Y=0

EB-Y=0黃條：ER=EG=1

EB=0

EY黃=0.30＋0.59=0.89

ER-Y=0.70-0.59=0.11

EB-Y=-0.30-0.59=-0.89青條：ER=0

EG=EB=1

EY青=0.59＋0.11=0.70

ER-Y=-0.59-0.11=-0.70

EB-Y=-0.59＋0.89=0.301.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號傳送一行標(biāo)準(zhǔn)彩條信號下全電視信號的波形。未壓縮的彩條信號波形1.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號色差信號的幅度壓縮：防止彩色全電視信號幅度過大。

U=0.493EB-YV=0.877ER-Y1.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號

標(biāo)準(zhǔn)彩條信號有多種規(guī)范，如“100％幅度、100％飽和度”彩條，這種規(guī)范中白條電平為1，黑條電平為0，三基色信號的電平非1即0。但此類彩條色度信號幅度較大，與亮度信號疊加后會造成信號動態(tài)范圍過大而產(chǎn)生失真。故我國規(guī)定使用75%幅度、100％飽和度信號作為標(biāo)準(zhǔn)測試信號。

100-0-100-0100-0-75-01.6標(biāo)準(zhǔn)彩條信號

彩條信號常由四位數(shù)碼命名,如100-0-75-0，100-0-100-0，四位數(shù)碼中個信號均是經(jīng)過校正后的信號。其意義如下：飽和度%幅度%=

式中，Emax和Emin分別對應(yīng)彩條R、G、B的最大值和最小值；EW為白條所對應(yīng)的R、G、B的幅度。白條時基色信號的百分比幅度黑條時基色信號的百分比幅度彩條時基色信號的最大值彩條時基色信號的最小值此時的百分比幅度和飽和度可分別計(jì)算如下:100－0－75－0

100-0-100-0彩條三基色、亮度、色差電平值

100-0-75-0

彩條三基色、亮度、色差電平值

幅度：130第2章數(shù)字電視概論正確理解數(shù)字電視和高清晰度電視的概念。了解數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)。掌握數(shù)字電視系統(tǒng)的組成及關(guān)鍵技術(shù)。了解數(shù)字電視的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及國內(nèi)、外發(fā)展?fàn)顩r。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念2.2數(shù)字電視的主要優(yōu)點(diǎn)2.3數(shù)字電視系統(tǒng)的組成2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.5國外數(shù)字電視及其標(biāo)準(zhǔn)化狀況2.6中國數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)第2章數(shù)字電視概論2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念數(shù)字電視（DigitalTelevision，DTV）

數(shù)字電視是數(shù)字電視系統(tǒng)的簡稱。它指一個從節(jié)目攝制、制作、編輯、存儲、發(fā)送、傳輸，到信號接收、處理、顯示等全過程完全數(shù)字化的電視系統(tǒng)，即采用數(shù)字技術(shù)將音頻、視頻和數(shù)據(jù)等信號進(jìn)行信源編碼、信道編碼和調(diào)制等處理，經(jīng)存儲或?qū)崟r廣播后，供用戶接收、播放的電視系統(tǒng)。數(shù)字電視基本分類按圖像分辨力分●UHDTV：3840×2160（4K）、7680×4320（8K）

●HDTV：1920×1080

●SDTV：720×576（PAL），720×480（NTSC）按傳輸途徑分

●有線數(shù)字電視●衛(wèi)星數(shù)字電視●地面數(shù)字電視2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念QAM調(diào)制有線廣播DTV用戶機(jī)頂盒/接收機(jī)各種用戶接收機(jī)QPSK調(diào)制衛(wèi)星廣播DTV節(jié)目復(fù)用器數(shù)字制作/壓縮/復(fù)用演播室

數(shù)字制作/壓縮/復(fù)用數(shù)字制作/壓縮/復(fù)用地面廣播DTVOFDM調(diào)制2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念高清晰度電視（HDTV）

高清晰度電視是一個透明的系統(tǒng)，一個視力正常的觀眾在觀看距離為顯示屏高度的3倍處所看到的圖像的清晰度，與觀看原始景物或表演的感覺相同。2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念SDTV4:3HDTV16:9HDTV與SDTV的差別——寬高比2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念16:9下變換至4:3信箱擠壓切邊在水平方向進(jìn)行擠壓16:9信箱與14:9信箱的對比16:9信箱14:9信箱16:9切邊至14:94:3上變換至16:9切邊拉伸開窗在水平方向進(jìn)行拉伸像素尺寸相同時SDTV與HDTV的比較SDTV:720×57641萬像素HDTV:1920×1080207萬像素UHDTV（Ultra-High-DefinitionTelevision）（預(yù)計(jì)2012年4K銀幕成為主流）/wiki/Super_Hi-Vision2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念

NTSCEBU(PAL)SMPTE-CHDTV(ITU-RBT.709)xyxyxyxyR0.6700.3300.6400.3300.6300.3400.6400.330G0.2100.7100.2900.6000.3100.5950.3000.600B0.1400.0800.1500.0600.1550.0700.1500.060基準(zhǔn)白C白D65D65D65基準(zhǔn)白坐標(biāo)0.31010.31620.31270.32900.31270.32900.31270.3290yx0.80.70.60.50.40.30.20.100 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7GBR可見光范圍EBU&HDTVNTSCSMPTE-CCIED65HDTV與SDTV的差別——色域100%彩條SDTV彩條Y波形HDTV彩條Y波形Y=0.30R+0.59G+0.11B

Y=0.2126R+0.7152G+0.0722B

2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念2.2數(shù)字電視的主要優(yōu)點(diǎn)2.3數(shù)字電視系統(tǒng)的組成2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.5國外數(shù)字電視及其標(biāo)準(zhǔn)化狀況2.6中國數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)第2章數(shù)字電視概論2.2數(shù)字電視的主要優(yōu)點(diǎn)可提高信號的傳輸質(zhì)量，不會產(chǎn)生噪聲累積，信號抗干擾能力大大增強(qiáng)，收視質(zhì)量高易于存儲，可大大改善電視節(jié)目的保存質(zhì)量和復(fù)制質(zhì)量，理論上可進(jìn)行無數(shù)次復(fù)制和長期保存增加節(jié)目頻道，充分利用頻譜資源圖像清晰度高，聲音效果好可實(shí)現(xiàn)加解密和加解擾，便于開辦條件接收業(yè)務(wù)可實(shí)現(xiàn)不同分辨率等級接收（HDTV，SDTV）便于開展各種增值業(yè)務(wù)（數(shù)據(jù)廣播、視頻點(diǎn)播、軟件下載、電視購物……），為“三網(wǎng)融合”提供了技術(shù)上的可能性。2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念2.2數(shù)字電視的主要優(yōu)點(diǎn)2.3數(shù)字電視系統(tǒng)的組成2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.5國外數(shù)字電視及其標(biāo)準(zhǔn)化狀況2.6中國數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)第2章數(shù)字電視概論2.3數(shù)字電視系統(tǒng)的組成數(shù)字電視系統(tǒng)由前端、傳輸與分配網(wǎng)絡(luò)以及接收終端組成。2.3數(shù)字電視系統(tǒng)的組成2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念2.2數(shù)字電視的主要優(yōu)點(diǎn)2.3數(shù)字電視系統(tǒng)的組成2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.5國外數(shù)字電視及其標(biāo)準(zhǔn)化狀況2.6中國數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)第2章數(shù)字電視概論2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：

信源編/解碼傳送復(fù)用/解復(fù)用信道編/解碼調(diào)制/解調(diào)中間件條件接收高清晰度平板顯示2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)字電視的信源編解碼視頻壓縮編碼——MPEG-2Video(ISO/IEC13818-2)MPEG-4AVC/H.264(ISO/IEC14496-10)音頻壓縮編碼——MPEG-2Audio(ISO/IEC13818-3)(歐洲)

MPEG-2AAC(ISO/IEC13818-7)(日本）

DolbyAC-3(美國)我國采用的標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T17975.2—2000

“信息技術(shù)—運(yùn)動圖像及其伴音信息的通用編碼規(guī)范第2部分：視頻”

GB/T17975.3—2000

“信息技術(shù)—運(yùn)動圖像及其伴音信息的通用編碼規(guī)范第３部分：音頻”我國制定的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)：GB/T20090.2—2006

“信息技術(shù)—先進(jìn)音視頻編碼第2部分：視頻”數(shù)字電視的傳送復(fù)用

從發(fā)送端信息的流向來看，復(fù)用器把音頻、視頻、輔助數(shù)據(jù)的碼流通過一個打包器打包，然后再復(fù)用合成單路串行的傳送流（TS），這個處理過程稱為傳送復(fù)用。接收端與此過程相反。

在數(shù)字電視的傳送復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)方面，國際上統(tǒng)一采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC13818-1）。我國采用的標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T17975.1—2000

“信息技術(shù)—運(yùn)動圖像及其伴音信息的通用編碼規(guī)范第1部分：系統(tǒng)”

2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)信道編解碼及調(diào)制解調(diào)通常情況下，TS流是不能或不適合直接通過傳輸信道進(jìn)行傳輸?shù)?，在其?jīng)衛(wèi)星、有線電視網(wǎng)或地面廣播信道發(fā)送前，為賦予其一定的抵抗信道噪聲和干擾的能力，需要在其中加入檢糾錯碼，并進(jìn)行交織等處理，這個處理過程就是信道編碼。

嚴(yán)格來講，信道編碼是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成與信道特性相匹配的編碼過程。實(shí)際中，信道編碼與調(diào)制緊密地聯(lián)系在一起。調(diào)制要求適應(yīng)信道性質(zhì)，并盡可能地提高信道傳輸效率，而信道編碼則需視信道條件，在信號中增加糾錯碼，相當(dāng)于增加信號冗余度。信道編解碼及調(diào)制解調(diào)目前所說的各國數(shù)字電視的制式標(biāo)準(zhǔn)不能統(tǒng)一，主要是指在信道編碼及調(diào)制方式上的不同。數(shù)字電視廣播信道編碼及調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的重要標(biāo)準(zhǔn)。衛(wèi)星數(shù)字電視：四相相移鍵控（QPSK）有線數(shù)字電視：美國采用16-VSB歐洲和我國采用QAM（64-QAM）地面數(shù)字電視：美國采用8-VSB歐洲采用COFDM日本采用改進(jìn)的COFDM中國數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)——GB20600－2006《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》，于2006年8月18日正式批準(zhǔn)成為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，2007年8月1日起實(shí)施。2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)軟件平臺——中間件數(shù)字電視接收機(jī)（或數(shù)字電視機(jī)頂盒）的硬件功能主要是對接收的射頻信號進(jìn)行信道解碼、解調(diào)、MPEG-2碼流解碼及模擬音視頻信號的輸出。而電視內(nèi)容的顯示，EPG節(jié)目信息及操作界面等都依賴軟件技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，缺少軟件系統(tǒng)更無法在數(shù)字電視平臺上開展交互電視等其他增強(qiáng)型電視業(yè)務(wù)，所以，在數(shù)字電視系統(tǒng)中，軟件技術(shù)占有非常重要的作用。

中間件（Middleware）是一種將應(yīng)用程序與底層的實(shí)時操作系統(tǒng)、硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)細(xì)節(jié)隔離開來的軟件環(huán)境，支持跨硬件平臺和跨操作系統(tǒng)的軟件運(yùn)行，使應(yīng)用不依賴于特定的硬件平臺和實(shí)時操作系統(tǒng)。2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)條件接收

條件接收（ConditionalAccess，CA）是指這樣一種技術(shù)手段，它只允許已付費(fèi)的授權(quán)用戶使用某一業(yè)務(wù)，未經(jīng)授權(quán)的用戶不能使用這一業(yè)務(wù)。

條件接收系統(tǒng)是數(shù)字電視廣播實(shí)行收費(fèi)所必需的技術(shù)保障。條件接收系統(tǒng)必須要解決以下兩個問題：即如何阻止用戶接收那些未經(jīng)授權(quán)的節(jié)目和如何向用戶收費(fèi)。在廣播電視系統(tǒng)中，在發(fā)送端對節(jié)目進(jìn)行加擾，在接收端對用戶進(jìn)行尋址控制和授權(quán)解擾是解決這兩個問題的基本途徑。條件接收系統(tǒng)是一個綜合性的系統(tǒng)，集成了數(shù)據(jù)加擾和解擾、加密和解密、智能卡等技術(shù)，同時也涉及到用戶管理、節(jié)目管理、收費(fèi)管理等信息應(yīng)用管理技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)的授權(quán)管理和接收控制。2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)高清晰度平板顯示技術(shù)

顯示器是最終體現(xiàn)數(shù)字電視效果或魅力的產(chǎn)品。數(shù)字電視的顯示方式主要有CRT型直視式顯示器、LCD、PDP、OLED、CRT型背投影顯示器、LCoS投影（含前投影、背投影）顯示器、LCD投影（含前投影、背投影）顯示器、DLP投影顯示器等。

大屏幕平板電視機(jī)OLED電視機(jī)

可以卷起來的顯示器StereoTV（立體電視）廣州亞運(yùn)會期間，TCL集團(tuán)與亞運(yùn)會合作，實(shí)現(xiàn)了中國3D電視轉(zhuǎn)播精彩賽事的開始。2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念2.2數(shù)字電視的主要優(yōu)點(diǎn)2.3數(shù)字電視系統(tǒng)的組成2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.5國外數(shù)字電視及其標(biāo)準(zhǔn)化狀況2.6中國數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)第2章數(shù)字電視概論2.5國外數(shù)字電視及其標(biāo)準(zhǔn)化狀況

目前，世界上數(shù)字電視系統(tǒng)有三大標(biāo)準(zhǔn)：美國的ATSC(AdvancedTelevisionSystemCommittee，高級電視制式委員會）歐洲的DVB(DigitalVideoBroadcast，數(shù)字視頻廣播）日本的ISDB(IntegratedServicesDigitalBroadcasting，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播）

。2.5國外數(shù)字電視及其標(biāo)準(zhǔn)化狀況美國ATSC標(biāo)準(zhǔn)

ATSC標(biāo)準(zhǔn)包括HDTV、SDTV、數(shù)據(jù)廣播、多聲道環(huán)繞立體聲和衛(wèi)星直播等。其特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)覆蓋范圍和數(shù)據(jù)容量，并側(cè)重于地面數(shù)字電視廣播。

對于地面數(shù)字電視廣播，ATSC標(biāo)準(zhǔn)采用8-VSB調(diào)制方式，在6MHz地面廣播信道上可實(shí)現(xiàn)19.3Mbit/s的傳輸速率，正好可以傳送一路MPEG-2編碼的HDTV信號。對于有線數(shù)字電視廣播，可采用16-VSB調(diào)制方式，可在6MHz的有線信道中實(shí)現(xiàn)38.6Mbit/s的傳輸速率。ATSC標(biāo)準(zhǔn)已被美國、加拿大等北美國家和亞洲韓國等采用，能較好支持固定接收，接收信號靈敏度高，發(fā)射機(jī)數(shù)字化改造比較容易實(shí)施，地面接收機(jī)實(shí)現(xiàn)成本相對較低。2.5國外數(shù)字電視及其標(biāo)準(zhǔn)化狀況歐洲D(zhuǎn)VB標(biāo)準(zhǔn)DVB的主要目標(biāo)是尋求一種能對所有信道都適用的通用數(shù)字電視技術(shù)，其設(shè)計(jì)原則是使系統(tǒng)能靈活地傳輸MPEG-2視頻、音頻和其他數(shù)據(jù)流，并要求兼容MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，且使用統(tǒng)一的業(yè)務(wù)信息，采用統(tǒng)一的條件接收接口，統(tǒng)一的RS前向糾錯碼，以及得以進(jìn)行數(shù)據(jù)廣播等，形成通用的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)。

DVB系統(tǒng)面向不同信道，采用不同的信道編碼方法和調(diào)制方式，形成DVB標(biāo)準(zhǔn)的系列。

2.5國外數(shù)字電視及其標(biāo)準(zhǔn)化狀況DVB數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)系列DVB廣播傳輸系統(tǒng)：DVB-S（ETSIEN300421）——衛(wèi)星數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-S2（ETSIEN302307）——第二代衛(wèi)星數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-C（ETSIEN300429）——有線數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-C2（ETSIEN302769）——第二代有線數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-T（ETSIEN300744）——地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-T2（ETSIEN302755）——第二代地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-H（ETSIEN302304）——手持式終端傳輸系統(tǒng)DVB基帶附加信息系統(tǒng)：DVB-SI（ETSIEN300468）——DVB系統(tǒng)業(yè)務(wù)信息（SI）標(biāo)準(zhǔn)DVB交互業(yè)務(wù)系統(tǒng)：DVB-RCC（ETS300800）——CATV分配系統(tǒng)交互信道標(biāo)準(zhǔn)DVB-RCT（ETS300801）——通過PSTN/ISDN的交互信道標(biāo)準(zhǔn)DVB-NIP（ETS300802）——DVB交互業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)DVB條件接收及接口標(biāo)準(zhǔn)：DVB-CI（EN50221）——條件接收及其他應(yīng)用的通用接口標(biāo)準(zhǔn)2.5國外數(shù)字電視及其標(biāo)準(zhǔn)化狀況日本ISDB標(biāo)準(zhǔn)

ISDB目標(biāo)是把各種信息集中到同一個信道中廣播。這些信息包括：活動和靜止圖像、聲音、文字和各種數(shù)據(jù)。ISDB能開展不同的新服務(wù)，靈活地將不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)復(fù)用起來，還具有與通信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的交互性。

日本ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)采用頻帶分段傳輸正交頻分復(fù)用（BST-OFDM），這是一種在歐洲D(zhuǎn)VB-T多載波調(diào)制技術(shù)上的改進(jìn)方案。在采用COFDM基礎(chǔ)技術(shù)的同時，ISDB-T把6MHz傳輸帶寬劃分為13段，每段423kHz，來解決窄帶和寬帶業(yè)務(wù)的同時接收問題。日本在地面移動和便攜應(yīng)用上，直接采用ISDB-T。

2.1數(shù)字電視和高清晰度電視的概念2.2數(shù)字電視的主要優(yōu)點(diǎn)2.3數(shù)字電視系統(tǒng)的組成2.4數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.5國外數(shù)字電視及其標(biāo)準(zhǔn)化狀況2.6中國數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)第2章數(shù)字電視概論2.6中國數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)

2006年8月30日，國際標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布公告，中國數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)——GB20600－2006《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》，于2006年8月18日正式批準(zhǔn)成為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，2007年8月1日起實(shí)施。經(jīng)過廣電等有關(guān)部門的艱苦努力，我國初步建立了數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)體系，已制定發(fā)布多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，涉及到信源采編與制作、業(yè)務(wù)應(yīng)用與播出、傳輸與覆蓋、監(jiān)測等各個方面，基本滿足了我國廣播電視數(shù)字化進(jìn)程的需要。173第3章電視信號的數(shù)字化熟悉電視信號數(shù)字化的過程，掌握均勻量化的原理。理解“量化”是數(shù)字電視信號產(chǎn)生失真的主要根源，掌握量化信噪比SNR（用分貝表示）與量化比特?cái)?shù)n之間的關(guān)系。熟悉ITU-RBT.601建議、我國數(shù)字電視節(jié)目制作及交換用視頻參數(shù)的主要內(nèi)容，以及各參數(shù)選取的原則和依據(jù)。了解演播室數(shù)字電視信號接口以及AES/EBU（AES3）數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)第3章電視信號的數(shù)字化3.1音頻信號的數(shù)字化3.2視頻信號的數(shù)字化3.3數(shù)字電視演播室視頻信號接口3.1音頻信號的數(shù)字化聲音是通過空氣傳播的一種連續(xù)的波，叫聲波。聲音的強(qiáng)弱體現(xiàn)在聲波壓力的大小上，音調(diào)的高低體現(xiàn)在聲音的頻率上。聲音用電信號表示時，聲音信號在時間和幅度上都是連續(xù)的模擬信號。聲波與聲音信號之間的轉(zhuǎn)換主要有兩種變換器：傳聲器（麥克風(fēng)，話筒）：將聲波的壓力變化轉(zhuǎn)換成電壓信號揚(yáng)聲器（喇叭）：將電壓信號轉(zhuǎn)換成聲波的壓力變化次聲波音頻信號超聲波<20Hz20～20000Hz>20000Hz聲波的頻率范圍相當(dāng)寬，從10-4Hz~1012Hz。按照頻率范圍，可將聲波分為：3.1音頻信號的數(shù)字化女性語音150Hz～10000Hz電話語音200Hz～3400Hz調(diào)幅廣播(AM)50Hz～7000Hz調(diào)頻廣播(FM)20Hz～15000Hz高保真音響10Hz～20000Hz男性語音100Hz～9000Hz聲音的質(zhì)量與它所占用的頻帶寬度有關(guān)。3.1音頻信號的數(shù)字化聲音信號是典型的連續(xù)信號，不僅在時間上是連續(xù)的，而且在幅度上也是連續(xù)的。在計(jì)算機(jī)中，所有信息均以數(shù)字表示。聲音信號也用一系列的數(shù)字表示，稱為數(shù)字音頻。將模擬音頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻需經(jīng)采樣、量化、編碼三個步驟。模/數(shù)轉(zhuǎn)換1101110011001101把聲音(模擬量)按照固定時間間隔，轉(zhuǎn)換成有限個數(shù)字表示的離散序列3.1音頻信號的數(shù)字化聲源聲波傳聲器模擬聲音信號數(shù)字音頻模/數(shù)轉(zhuǎn)換3.1音頻信號的數(shù)字化011010100111111101010模擬語音信源采樣量化編碼數(shù)字交換傳輸系統(tǒng)解碼重建時間連續(xù)信號模擬語音信宿模擬信號數(shù)字化的三個步驟：采樣、量化、編碼3.1音頻信號的數(shù)字化x(t)(V)t(s)采樣（Sampling）：－－時間離散化3.1音頻信號的數(shù)字化x(t)(V)t(s)采樣：每隔一定的時間間隔，抽取信號的一個瞬時幅度值（樣本值），即在時間上將模擬信號進(jìn)行離散化。采樣后所得到的一系列在時間上離散的樣本值稱為樣值序列。3.1音頻信號的數(shù)字化奈奎斯特（Nyquist）采樣定理：只要采樣頻率大于或等于聲音信號最高頻率的兩倍（fs≥2fmax

），就可以通過理想低通濾波器，從樣值序列中無失真地恢復(fù)原始模擬信號。也就是說，在滿足奈奎斯特采樣定理的條件下，在時間上離散的樣值序列包含有采樣前模擬信號的全部信息。常用音頻采樣頻率：8kHz、11.025kHz、22.05kHz、32kHz、44.1kHz、48kHz、96kHz3.1音頻信號的數(shù)字化T3.1音頻信號的數(shù)字化T=1/2fH采樣——原始信號重建最小采樣頻率：最大采樣時間間隔：單位時間內(nèi)最小采樣數(shù)目：采樣信號頻譜：調(diào)制信號原始譜S(f)

在頻率位置

δ(f-nfs)的復(fù)制。特點(diǎn)：當(dāng)采樣頻率fs≥2fH時，無頻譜交疊，信號可以無失真恢復(fù)。3.1音頻信號的數(shù)字化量化（Quantizat