新播控人员培训教程1.pptx
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1、播控技术培训讲义,第一讲 播控系统技术基础,光学基础 电视原理 电视中心技术,光学基础,光是一种以电磁波形式存在的物质。光的波长范围很广,从3*103m到3*1017m,包含了无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、宇宙射线等。其中波长为380nm780nm的电磁波能够引起人眼的视觉反应,因此被称为可见光。只含有单一波长的光称为单色光,含有两种或两种以上波长成分的光称为复合光。,光学基础,光源和色温光源是指能发光的物理辐射体,如太阳、灯。光源的色温是用来描述光源的光谱分布的物理量。通常用光源的光与绝对黑体发出的光相比较,并用绝对黑体的绝对温度来表征。色温只表示光源的光谱特性,并非光源的实际温
2、度,其单位是开尔文(K)。绝对黑体是指既不反射也不透射光线,而能完全吸收入射光的物体。,光学基础,近代照明技术种的标准光源:共5种。1、A光源:相当于钨丝灯在2800K时发出的光,色温2854K。2、B光源:接近正午直射的阳光。色温4800K。3、C光源:相当白天的自然光。色温6800K。4、D65光源:相当于白天的平均光照,为彩电标准。色温6500K5、E光源:是一种假想的等能白光,便于色度学计算。色温5500K,光学基础,还有一种彩色电视演播室中常用的照明光源,这种光源是卤钨灯,其色温是3200K。发出的光色略带些浅黄色调。光的度量电位1、光通量-光的功率单位,计量单位流明(lm)2、发光
3、强度-光源不同方向上的辐射能力,单位坎德拉(cd)3、亮度-表示发光面明亮程度,单位cd/m24、照度-光通量与被照物体表面积之比。,电视原理,视频的基本概念视频信号的描述电视信号及其分类视频信号的产生、处理和传送过程,电视原理,1、人眼视觉特性(1)视敏特性、亮度感觉、人眼分辨力、视觉惰性视敏特性:人眼对不同波长的光敏感程度不同。亮度感觉:人眼能够感觉到的亮度范围称为亮度视觉范围。这个范围很宽,从每平方米1坎德拉到几百万坎德拉。,电视原理,在同一时间能感受的亮度范围却没有这么大,通常,人眼能感受的上下限亮度之比为100:1,电影屏幕大致是这个比值,而CRT显象管能给出的亮度比值约是30:1。
4、人眼对景物亮度的主观感觉不仅取决于景物实际给出的亮度值,而且还与周围环境的平均亮度有关。对比度:原景物或重现图象的最大亮度和最小亮度之比称为对比度或反差。CRT显象管的对比度通常是30:1,电视原理,亮度层次:是指在画面最大亮度和最小亮度之间可以分辨的亮度感觉差级数,也称为灰度层次或亮度梯级数、灰度级数。一般地,对比度越大,画面上亮度层次越丰富。结论-电视系统中,重现图象的亮度无需等于实际景物亮度,而只需保持两者的对比度相同即可。另外,人眼不能觉察的亮度级差在重现图象上无需呈现出来。这样,重现图象就能给人以真实感。,电视原理,视觉惰性:人的视觉对外界光刺激的响应有一定的延时。当一定强度的光突然
5、作用于人眼时,需经过一定的时间才能形成一个稳定的主观亮度感觉;当光消失后,亮度感觉也不是瞬间消失,而是经过一段时间之后才能消失。即视觉的建立和消失都有一定的惰性,称之为视觉惰性。它是现代电影和电视的基础。电影和电视将一幅幅静止画面以一定的频率轮流显示出来,由于视觉惰性,就形成了连续画面的感觉。,电视原理,闪烁感觉:对于脉冲性的重复光源,人眼还有一个特性-闪烁感觉。当脉冲光源重复频率不太高时,人眼会跟随光源的变化产生一明一暗的感觉,即闪烁感觉。脉冲光源重复频率提高时,这种闪烁感觉会随之减轻。当重复频率提高到一定值后,闪烁感觉可完全消失,人眼感觉的就是亮度恒定的不闪烁光源。不引起视觉闪烁感的光源最
6、低重复频率称为临界闪烁频率。电视机的临界闪烁频率经计算约45.8HZ。电视系统采用50HZ或60HZ场频。现代电视技术采用场频加倍技术,将屏幕闪烁频率提高到100HZ,完全克服闪烁感。,电视原理,人眼的分辨力:人眼分辨景物细节的能力称为分辨力,也称为视觉锐度,它反映了人眼的视力。分辨力的大小用分辨角表示,视力则用分辨角的倒数来定义。正常的视力在中等亮度和对比度下,观察静止图象时分辨角为1-1.5。人眼对彩色细节的分辨力远远低于黑白细节,一般取彩色分辨角为4。人眼对运动景物的分辨力要低于对静止景物的分辨力,电视原理,2、彩色视觉特性和三基色原理(1)彩色视觉特性人眼在感知景物亮暗层次的同时,还能
7、感知景物的颜色,这就是彩色视觉。人眼的彩色视觉有两个特点:1、一定的光谱分布表现为一定的颜色。2、同一种颜色可以是不同的光谱分布。说明电视图象重现时只需使重现图象与原景物有相同的彩色视觉即可。人眼对波长为480nm640nm之间的光有较强的辩色能力。,电视原理,彩色三要素:亮度、色调、饱和度。亮度光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉色调-反映了颜色的类别饱和度-指彩色光呈现彩色的深浅程度。与色调合称为色度。,电视原理,(2)三基色原理:自然界中绝大多数彩色可由三基色混合得成,彩色也可分解为三基色、三基色相互独立,混合色的亮度是三基色的亮度之和,混合色的色调和饱和度由三基色的混合比例决定。(3)
8、混色方法 A.相加混色法:时间混色法、空间混色法、生理混色法。B.相减混色法;用于彩色印刷、胶片、绘画,电视原理,3、电视传像基本原理 电视扫描原理 逐行扫描、隔行扫描 我国电视广播的基本扫描参数 光电转换:摄像管、CCD。电光转换:CRT、LCD、PDP。,电视原理,象素:为了处理和传输图象,将景物图象分解成很多小点,这些小点就是象素。象素是构成电视画面的最基本元素,具有单值的亮度信息和空间位置。在摄像机的成像器件CCD以及电视机的显象管中,每一帧图像在空间上离散化为一个个象素;一帧图像可分解的象素数越多,清晰度就越高。,电视原理,扫描:扫描是指摄像管和显像管中电子束的顺序运动,一般在拥有较
9、高带宽的电脑显示系统中采用逐行扫描方式;在电视系统中采用隔行扫描方法。逐行扫描:在对一帧画面进行光电转换及电光转换的过程中,若扫描是一行一行从上到下依次进行,则称为逐行扫描。隔行扫描:为防止帧频过低在视觉上造成闪烁,将一帧画面分成两场来扫描,第一场扫奇数行,第二场扫偶数行。,电视原理,扫描行数扫描行数决定电视系统的图像分解力,也影响信号的带宽帧频和场频 帧频在25-30HZ间可以保证图像的连续感,同时视频信号的频带也不至于过宽;一帧图像分为两场,场频为50-60H宽高比传统电影的幅型比为4:3,电视原理,我国电视广播的基本扫描参数行数:我国采用PAL制,电视信号基带带宽6MHZ,规定扫描行数为
10、625行。帧频:我国交流市电频率为50HZ,规定帧频为25HZ,场频为50HZ。宽高比:我国电视采用传统电影的幅型比为 4:3。经研究,16:9是更符合视觉规律的画面宽高比。,电视原理,光电转换光电转换过程是在发送端的摄象机中完成的。其工作原理与所使用的摄像材料有关。摄像材料可分为两大类:摄像管和CCD器件。摄像管主要是利用了光电靶的作用和电子束的扫描来实现光电转换。CCD器件具有电荷存储和电荷转移的功能。,电视原理,电光转换电光转换过程是在接收端的显示装置中完成的。其工作原理与所使用的显示材料及结构有关。目前用于电光转换的显示器件有:CRT、LCD、PDP等几种。CRT(Cathode-ra
11、y Tubes,阴极射线管)LCD(Liquid-Crystal Display液晶显示器)PDP(Plasma Display Panels等离子显示板),电视原理,电视信号及其分类目前世界上由于信号传送方式不同而产生三种互不兼容的彩色电视信号制式PAL:逐行倒相制,我国、德国、英国等西欧国家NTSC:正交平衡调幅制,美国、日本、加拿大等国SECAM:调频行轮换制,法国、俄罗斯及一些东欧国家,电视原理,1、模拟彩色电视制式的相似性(1)隔行扫描(2)图象调幅(3)声音调频(4)残留下边带调制(5)亮、色度信号均取自R、G、B,电视原理,2、三大制式的不兼容性(1)频道带宽不同 NTSC:6M
12、Hz PAL:6、7、8MHz SECAM:8MHz(2)视频带宽不同 NTSC:4.2MHz PAL:4.2、5、5.5、6MHz SECAM:6MHz(3)行结构不同 NTSC 525/30 PAL、SECAM 625/25,电视原理,(4)色副载波不同 NTSC:3.579545 MHz PAL:4.43361875 MHz SECAM:4.40625 和 4.250 MHz(5)声频载波不同 NTSC:4.5 MHz PAL:5.5 或 6 MHz(取决于PAL的类型)SECAM:6.5 MHz,电视原理,黑白图象信号的特性:包括图象信号、复合消隐信号、复合同步信号。黑白电平峰-峰值为
13、0。7VPP,同步脉冲所处的电平称为同步电平,为0。3V,所以全电视信号为1VPP。图象信号提供画面内容,复合消隐使电子束在逆程期间截止,复合同步信号使接收端的扫描与发送端完全同步。在正程传送图象信号,在逆程传送复合消隐及复合同步信号。,电视原理,一帧电视信号中奇、偶场以及扫描行序号是有明确规定的。当场同步脉冲与前一个行同步脉冲相差一整行时,这个场同步即为奇数场的场同步;当场同步脉冲与前一个行同步脉冲相差半行时,这个场同步即为偶数场的场同步;奇数场的场同步前沿也兼起行同步前沿的作用,扫描行序号(简称行序)就是从这里开始计数的。计数到312.5行时,是该场(奇数场)的结束、第二场(偶数场)的开始
14、时刻,它对应于偶数场场同步前沿,从这里计数至625行为一帧。,电视原理,电视原理,人眼对亮度的敏感程度比对颜色的敏感程度高,当观看图像的细节和光线较暗时,人眼只能感觉到调试的差别而感觉不到色彩的差别。原始的彩色信号是红绿蓝三原色,称RGB信号或GBR信号。为了节省带宽并与黑白电视兼容,彩色信号可以表示成亮度和两个色差信号的形式。亮度信号根据亮度方程由红、绿、兰三基色信号得到;色差信号分别为RY、GY和BY,三个色差信号中只需两个,第三个可由其它两个求得,一般选择RY、BY,电视原理,色差信号有多种表示:Y、R-Y、B-Y Y0.30R+0.59G+0.11B色差信号与原RGB信号的幅度不同,为
15、了使幅度相同,要修正R-Y、B-Y的幅度。修正后的色差信号是Pr、Pb。Pr0.7(R-Y)、Pb=0.6(B-Y)传送时又会有幅度问题,为限制在一定范围内,用U、V 表示幅度经过压缩的色差信号。U=0.5(B-Y)、V=0.8(R-Y),电视原理,电视信号及其分类人眼的视觉特性是制定电视标准的基础彩色电视信号必须兼容黑白电视机,因此根据恒定亮度定理和高频混合定理,彩色电视信号分成亮度信号和两个色差信号分别传递。亮度信号Y0.30R0.59G0.11B色差信号RY和B-Y,电视原理,考虑到人眼对亮度敏感度较高,传输彩色电视信号时,亮度信号需较宽的频带,以保证图像的清晰度,而色度信号的带宽较窄,
16、可以实现大面积着色。我国彩色电视标准中规定亮度信号带宽为6MHZ,色度信号1.3MHZ三种制式与各自的黑白电视兼容,实现兼容的条件是:1.彩色电视广播必须含 有黑白电视广播中的亮度信号,即彩色全电视信号必须由亮度信号及色度信号两部分组成,且易于分开。,电视原理,2、彩色电视制式须具有与原黑白电视制式相应的特性,如扫描行数、行频、场 频、视频带宽,行同步、场 同步的各项指标等 我国采用PAL彩色电视系统,50场,625行,视频带宽6MHZ。恒定亮度定理:使再现的图像亮度仅由实际收到的亮度信号决定,不受色度通道的干扰,电视原理,高频混合定理:利用人眼对画面的细节和暗的部分不能判断出颜色的特点,而图
17、像细节 也就是亮度信号中的高频分量,我们可以用视频最大允许的频带宽度传送亮度信号,而对于色度信号只传送一个粗线条的彩色图像,使用较窄的频带。在接收端所恢复的三基色也只包含较低的频率分量,它们的高频部分都用同一亮度信号的高频分量来补充。利用这一原理,既可节省频带,又可减轻传送亮度及两各色差信号因共用频带而产生的相互干扰,电视原理,视频信号的产生、处理和传送过程摄像机拍摄(光电转换)后期编辑发送与接收,电视原理,来自被摄场景中的可见光经摄像机的镜头组被聚焦到分光系统,分光系统把彩色图像分解为红、绿、兰三基色图像,分别投射到三支摄像管的靶面上,靶面为光敏半导体,具有在光作用下导电率增加的特性。三支摄
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