CCTV-4-电视原理.ppt

* 闭路电视监控系统 CCTV 中国传媒大学信息工程学院电视工程系 * 　　　　　　本课程涉及内容 ?图像传感器原理　　　　　?光学成像原理 ?电视原理　　　　　　　　?数字视频压缩原理 ?黑白、彩色摄像机　　　　?摄像镜头 ?电动云台及控制器　　　　?监控系统主机 ?监控中心的其他设备　　　?监控系统的辅助设备 ?视音频信号的传输与控制　?电视监控系统的构成 ?基于网络的电视监控系统 第4章　电视原理 　　电视原理主要讲述视频信号的形成过程，包括图像的获取、扫描过程控制、视频信号的频谱结构、视频信号的组成、彩色信息的引入、彩色与黑白的兼容以及不同国家地区采用的不同电视制式等。 　　随着数字化、网络化时代的到来，模拟电视最终将被数字电视取代，而标准清晰度电视（SDTV）最终要过渡到高清晰度电视（HDTV）甚至超高清晰度电视（UDTV），因此，伴随着国家广播电视制式的改变，闭路电视监控系统的视频结构也将会有相应的改变。 人眼的视觉特性 　　电磁辐射波谱 无线电波 红外线 可见光谱 紫外线 X射线 宇宙射线 105 1010 1015 1020 1025 (Hz) 3×103 3×10-2 3×10-7 3×10-12 3×10-17 (m) 780 380 (nm) 580 510 4.1　图像的光电转换过程 4.2　电视扫描原理 　　加于图像传感器上的时钟脉冲应与视频信号同步。摄像机通过图像传感器的自扫描系统，将摄像靶面上按空间位置分布的图像分解成与像素对应的时间信号，完成 “光—电”转换过程；而电视接收机或电视监视器则以与摄像端完全相同的电子束扫描方式，将电视图像在屏幕上重现出来，完成“电—光”转换。 　　下图为亮度按正弦分布的光栅图像、沿某一水平扫描线对应的亮度分布（即亮度曲线）、电压按时间分布的图像信号（或称为视频信号）。 原始图像逐行显示 第一场只扫奇数行 第二场只扫偶数行 图像及其经光电转换后对应的电压 逐行扫描后的图像 隔行扫描后的图像 隔行扫描 隔行扫描形成奇、偶场 如果场扫描电流为零，则电子束在垂直方向就展不开，形成水平亮线。 如果行扫描电流为零，则电子束在水平方向就展不开，形成垂直亮线。 如果行、场扫描电流都为零，在屏幕上会看到什么？ 4.3　视频信号的频谱结构 电视信号的能量主要集中在低频 射频带宽 视频带宽 残留边带 图像载频 声音载频 　　我国电视标准规定声音信号的载波频率fS比图像载波频率fP高6.5MHz。在传送电视节目时，图像信号及声音信号分别送往图像发射机和声音发射机，调制后的高频残留边带调幅图像信号和高频调频声音信号则被送往混合图像与声音的双工器，而后由同一副天线发射出去。 　　视频信号采用了残留边带调制（视频带宽为6MHz）而声音信号经调频后其频谱被搬移到视频基带的外缘（声音载频比图像载频高6.5MHz），整个射频信号的带宽为8MHz。 4.4　电视信号的形成 负极性黑白全电视信号波形 正极性波形 　　前国际无线电咨询委员会（CCIR）归纳在建议书中，并推荐了525/60和625/50两大制式。两种制式均采用隔行扫描方式，将一帧图像分为奇、偶两场进行扫描，其中标准记法中的第一个数为电视图像每帧所需的扫描行数，第二个数为每秒扫描的场数（场频）。 　　为了避免电力网频率对电视图像的干扰，一般是将电视图像的重复频率与本地电力网的电源频率保持一致。因此，50Hz供电的地区一般选择625/50制式。而60Hz供电的地区一般选择525/60制式。 　　我国的电力网频率为50Hz，因此我国的广播电视标准选定了625/50制式。其实单就50Hz场频的图像闪烁感来说，要比60Hz场频的图像闪烁感稍明显一些。 4.5　黑白电视的两大制式 　　在兼顾图像清晰度指标和电视设备的前提下，我国规定了电视系统的视频带宽为6MHz。由于选定了625/50标准，每帧图像的扫描行数应为625行，而由于电视扫描的帧频（场频的一半）为25Hz，则对应的行频fh为625×25=15625Hz。 　　另外，我国现行电视标准中还规定：电视扫描的行周期Th为64?s，其中行正程时间为52?s、行逆程时间为12?s；场周期TV为20ms，其中场正程时间为18.4ms、场逆程时间为1.6ms。 4.6　彩色信息的引入 　　根据色度学原理可知，将红（R）、绿（G）、蓝（B）三种颜色的光按一定的比例混合，即可以模拟出大自然所表现出的任意彩色，因而在现行电视系统中，选用了红、绿、蓝这三种基色光用于彩色信息的表现。也就是说，一帧彩色图像实际上相当于由红、绿、蓝三基色的三帧单色图像以某种方式叠加而成。 　　在电视摄像系统中，彩色摄像机的光电转换器件对红、绿、蓝三基色光感光，形成红、绿、蓝三路视频信号，经内部电路按一定比例混合