光电转换与电子扫描

电视原理与维修,四川信息职业技术学院,电子工程系,第一章 广播电视基本原理,图像的分解与重现,电子扫描,电子偏转原理,本节内容简介：,教学目的：,1,、掌握组成图像的基本单元及活动图像的实现条件；,2,、了解图像光电互换的基本原理；,3,、掌握两种扫描方式的基本原理；,4,、掌握我国电子扫描的标准参数；,5,、了解电子偏转原理及所用的器件。,教学重点：,1,、活动图像的实现；,2,、两种扫描方式的基本原理及扫描参数；,3,、偏转线圈的组成与偏转原理。,教学难点：,1,、活动图像的实现；,2,、隔行扫描的实现过程及偏转原理。,1.1,图像的分解与重现,一、图像的分解,1,、像素：组成图像明暗相间的光点，是构成图像的基本单元。,2,、像素与清晰度的关系：单位面积内，像素点越多，图像越清晰。一幅图像有,44,万个像素。,二、图像的重现,1,、帧处理：把构成一幅图像的所有像素传送一遍。,2,、活动图像的传送 （,1,）视觉惰情：当某一强度的光突然照射到人眼时，要经过一个短暂的时间后才会形成稳定的亮度感觉。当光突然消失时，亮度感觉并不立即消失，而有瞬间保留。,人眼的视觉暂留时间约为,0.1us,（,2,）临界闪烁频率：不会引起人眼闪烁感的最低重复频率。,f,0,=45.8Hz,电影中：,24,帧,/S,，每秒再遮挡,24,次，传送频率为,48Hz,。电视中：,25,帧,/S,，采用隔行扫描，传送频率为,50Hz,。,（,3,）顺序传送：一幅图像的像素按照一定的顺序传送出去，在接收端再按相同的顺序把电信号转换成相应亮度的像素，只要在,0.1S,内完成一幅图像像素的光电转换，则人眼感觉到的是一幅完整的图像。,顺序传送示意图：,同步,演示,1,演示,2,V,c,R,L,E,V,s,视频信号,三、图像的光电转换,景物,镜头,光电靶,电子束,电子枪,玻璃真空管,偏转线圈,1,、摄像管：将景物反射的光转换成电信号输出。（,1,）结构：如下图。,（,2,）主要部件的作用：,电子枪：发射电子束，使其,轰击光电靶。,偏转线圈：产生水平和垂直偏转磁场，以保证电子束扫遍整个光电靶。,光电靶：其上有许多靶单元，每个靶单元受光照的强弱其阻值会发生变化。,（,3,）等效原理：当电子束接触到靶面某单元时，就使阴极、信号板（靶）、负载、电源构成一个回路，如下图所示：,i,束,R,靶,电子枪,R,L,Vc,Vs,图像信号,亮,暗,t,o,V,S,电视扫描等效原理图：,光越强,R,靶,越小,i,束,越大,u,RL,越大,V,s,越小,结论：是负极性视频信号，即光线的强弱与视频信号的电平高低成反比，我国采用负极性视频信号。,演 示,2.,显像管：,管脚,电子枪,偏转线圈,屏面玻璃,荧光粉,铝镆,把接收机还原之后的视频信号转换成光信号，以再现图像。,（,1,）结构：如下图所示,（,2,）工作过程：,V,S,变化,U,gk,变化,i,束,变化,屏幕亮暗变化,还原图像,电子枪发射电子束轰击荧光粉发光；,电子束,受偏转,磁场作用扫描荧光屏形成满屏光栅；,视频信号加到电子枪的阴极,k,和栅极,g,之间，发生如下变化：,演 示,1.2,电子扫描,一、逐行扫描,1,、概念：,电子束在荧光屏上一行接一行地扫完整个画面，这种扫描方式称为逐行扫描，如图所示：,A,1 2 3,4 5 .,n,B,行扫描：水平方向的扫描从左到右（行正程：显示图像）从右到左（行逆程：要消隐）,场扫描：垂直方向的扫描从,A,到,B,（场正程：显示图像）从,B,到,A,（场逆程：要消隐）,2,、扫描过程,3,、,逐行扫描,缺点：、按标准,25Hz/s,传送图像，图像有闪烁感。如果每秒传送,50,帧，又会使电视信号所占频带太宽。,二、隔行扫描原理,奇数场,偶数场,1,、隔行扫描的原理,把一幅图像分解成两场，即由奇数行（,1,、,3,、,5,）构成的奇数场，由偶数行（,2,、,4,、,6,.,）构成的偶数场，扫描时先扫奇数场，全部奇数行扫完后，再扫偶数场，然后把偶数场相嵌在奇数场中，完成一幅图像的扫描。,演 示,隔行扫描重现图像示意图（,a,）奇数场 （,b,）偶数场 （,c,）合成图像,2,、隔行扫描的实现条件：,一幅图像的总行数,z,为奇数行。,3,、扫描行数确定,：依据人眼分辨能力确定在,570860,行。我国为,625,行,(PAL),，美国、日本为,525,行,(NTSC),。,三、,电子扫描参数（,PAL,制）,1,、行扫描参数：行频,f,H,：,15625Hz(62525),行周期,T,H,：,64s,行正程时间,T,HS,：,52s,行逆程时间,T,HR,：,12s,2,、场扫描参数：场频,f,V,：,50 Hz,（帧频,25 Hz,）场周期,T,V,：,20ms,场正程时间,T,VS,：,18.4ms,场逆程时间,T,VR,：,1.6ms,3,、行数：每帧扫描行数：,625,行 每帧显示行数,Z,：,575,行 每场扫描行数：,312.5,行 每场显示行数：,287.5,行,4,、一幅图像的像素数：,X,575,3,4,屏幕,总像素,=575,(5754/3),44,万,5,、图像信号的最高频率：,(5754/3)/2=766/2=383(,一行内信号变化次数）,57525383=5.5(1s,内的信号变化次数）则频率为：,5.5MHz,，,PAL,制中实际取,6 MHz,。,四、电子偏转原理,1,、概念：,利用电子束在电场或磁场中受力的作用而改变运动方向的效应，称为静电偏转或磁偏转。,2,、目的：,是保证电子扫描重现光栅的重要措施。,3,、偏转线圈：,（以黑白电视为例）,行偏转线圈：呈喇叭形，分上下两个,绕组。,行偏转线圈,场偏转线圈,接线柱,磁环,中心位置调节器,场偏转线圈：呈环形，分上下两个绕组。,磁环：提高场偏转线圈的磁感应强度。,中心位置调节器：调整光栅的中心位置。,*,行偏转线圈的直流阻值约为几欧，场偏转线圈的直流阻值约为十几欧。,彩电偏转线圈实物图,4,、偏转原理,t,0,t,1,t,2,t,3,t,4,t,5,i,t,3,t,2,t,4,t,1,(t,5,),中点,安培定则：判定磁场方向左手定则：判定电子运动方向,行锯齿波电流,电子偏转方向,电子束流方向与电流方向相反,电子枪,B,（,1,）行偏转原理,（,2,）场偏转原理：在场偏转线圈中通入,50Hz,锯齿波电流。,t,0,t,1,t,2,t,3,t,4,t,5,i,t,3,t,2,t,4,t,1,(t,5,),中点,只有同时加入行、场电流，电子束同时作水平和垂直运动，才会形成光栅,注意：若只有行电流，则屏幕呈水平亮线。,注意：只有场电流，屏幕呈垂直一条亮线,5,、光栅的几何失真,桶形失真,枕形失真,平行四边形失真,（,1,）磁场不均匀造成的失真,：,（,a,）,线性良好的扫描电流及对应的图像,i,H,/,i,V,o,t,（,2,）,扫描电流引起。,（,b,）,行扫描电流非线性及对应的图像,i,H,o,t,（,c,）,场扫描电流非线性及对应的图像,i,V,t,o,扫描电流正程非线性变化。,（,a,）行扫描电流幅度不足,扫描电流幅度不足引起的失真,（,b,）场扫描电流幅度不足,本课小结：,1,、图像的分解与光电转换；,2,、活动图像的实现与电光转换；,3,、逐行扫描；,4,、隔行扫描；,5,、扫描参数；,6,、偏转线圈结构与偏转原理。,作 业：,1,、活动图像传送的实现条件是什么？,2,、电视系统中采用什么扫描,?,它有何优点,?,3,、写出我国电视系统中各扫描参数,.,4,、偏转线圈有何作用,?,它由哪几大部分组成,?,