電視傳像原理與CRT顯示技術(shù)仇懷利電視傳像原理圖像的特點與組成像素單值光特性和幾何位置亮度、色度都是（x,y,t）的函數(shù)利用人眼視覺特性，采用掃描方法，按時間順序逐一傳送空間分布的每一像素的亮度和色度，這樣就把空間坐標(biāo)(x,y)也轉(zhuǎn)換成時間t的函數(shù)了。圖像的順序傳送同一順序利用人眼的視覺暫留和發(fā)光材料的余輝特性圖像的順序傳送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，在接收瑞再按相同的順序，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。只要這種順序傳送的速度足夠快，那么由于人眼的視覺暫留和發(fā)光材料的余輝特性，就會感到整幅圖像在同時發(fā)光。這種按順序傳送圖像像素的電視系統(tǒng)，就稱為順序傳送制。電視掃描逐行掃描隔行掃描電視掃描逐行掃描行掃描：行正程THt＋行逆程THr＝行周期TH，行掃描頻率fH=1/TH行逆程系數(shù)α=THr/TH

，按電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為18%幀掃描幀周期TF=幀正程TFt+幀逆程TFr

；幀掃描頻率fF＝/TF；幀逆程系數(shù)

=TFr/TF，按電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(

=8%)隔行掃描每秒只傳送25幀(或30幀)圖像，但每幀圖像分奇、偶兩場來傳送幀vs場隔行掃描成功的關(guān)鍵是幀行數(shù)Z是奇數(shù)。

Z=2n＋1優(yōu)點：解決通頻帶與清晰度之間的矛盾；缺點：易產(chǎn)生“并行”；行間閃爍：每一行的亮度是以幀頻重復(fù)的，所以當(dāng)仔細(xì)觀看比較亮的細(xì)線時就會感到有些閃光，即行間閃爍現(xiàn)象。同步同步是指使收、發(fā)兩端掃描同頻、同相和波形相似，滿足這樣條件的掃描稱為同步掃描。當(dāng)收、發(fā)端場頻不同步時，圖像會上下滾動，并出現(xiàn)場消隱黑帶在屏幕上移動，頻差越大，滾動越快。當(dāng)收、發(fā)端行頻不同步時，屏幕上出現(xiàn)粗細(xì)不一、方向不一、疏密不一的歪斜，圖像如被撕裂，則根本看不清原來圖像是什么樣子若頻率相同，相位不一致差半行；差半場收、發(fā)端掃描電流波形不同同步脈沖是控制逆程的起點，所以同步脈沖的前沿表示上一行(場)正程的結(jié)束按我國電視標(biāo)準(zhǔn)，行同步脈沖的頻率等于行頻為15.625kHz，行周期為64μs。在電視技術(shù)中常以64μs作為時間單位，并以H表示，即1H=64μs。場同步脈沖頻率等于場頻為50Hz，場周期為20ms，即312.5H。行同步脈沖寬度為4.7μs左右，場同步脈沖寬度為2.5~3H。復(fù)合同步脈沖的分離－微分、積分場同步期間，行同步消失；可采用場同步開槽的辦法；開槽的上升沿是行正程的結(jié)束。在隔行掃描中解決辦法如果將場同步脈沖中的開槽脈沖頻率提高1倍，并在場同步脈沖前、后各加5一6個兩倍行頻的前、后均衡脈沖(寬度為2.35μs)，使奇、偶場的場同步脈沖及其前后一段時間的波形完全相同，則時間差的影響可降到不計程度。消隱逆程期間電子束截止按我國電視標(biāo)準(zhǔn)，行消隱脈沖的重復(fù)頻率也是15.625kHz，脈沖寬度為12μs，為了確保行逆程被完全消隱掉，所以行消隱脈沖的前沿比行同步脈沖前沿提前1.3～1.5μs。場消隱脈沖的重復(fù)頻率為50Hz，脈沖寬度為25H。但場同步脈沖之前有前均衡脈沖，它雖位于正程中，但這段時間不能用來傳送圖像，必須消隱掉，所以消隱脈沖的前沿應(yīng)比第一個前均衡脈沖提前1.3～1.5μs。全電視信號負(fù)極性黑白全電視信號：圖像信號、復(fù)合同步脈沖、復(fù)合消隱脈沖的電信號以及（色同步信號）同步脈沖電平為100%，消隱脈沖與黑電平為75%，白色電平為(12.5±2.5)%便于幅度分離電路分離同步信號負(fù)極性黑白全電視信號電視圖像信號1、圖像內(nèi)容與電信號的關(guān)系圖像亮度只有正值；系列脈沖，寬度與圖像有關(guān)隨著橫向黑白條數(shù)的增加，電信號頻率以場頻的倍數(shù)增加;隨著豎向黑白條數(shù)的增加，電信號頻率以行頻的倍數(shù)增加電視圖像與信號波形圖像電信號所能達(dá)到的最高頻率625行，消隱50行取水平分辨率與垂直分辨率相等一個畫面的像素數(shù)每秒切換25個畫面相鄰每對黑白像素為一個周期算得最高視頻為5.5MHz。2、電視圖像信號的特點脈沖性：單值幅度對應(yīng)像素亮度大小寬度對應(yīng)明暗尺度大小前后沿的陡度對應(yīng)明暗變化的程度，同時受像素本身尺度的限制。周期性：圖像在在垂直和水平方向都有變化，則通過掃描形成的電信號是受場頻調(diào)制的行頻脈沖序列，垂直或水平方向亮度突變圖像信號及頻譜水平、垂直方向均有變化的圖像信號及其頻譜通過分析電視圖像的頻譜可知，它具有以下特點①頻譜是以行頻及其諧波為中心的一束束離散型譜線群組成;②隨著行頻諧波次數(shù)的增高，主譜線幅度逐漸變小，而且主譜線兩側(cè)的副波線也很快衰減;③各束譜線之間存在空隙。正是這個空隙的存在，為彩色信號在黑白電視頻道內(nèi)傳輸提供了可能性。按人眼視覺特點確定電視標(biāo)準(zhǔn)1.掃描行數(shù)的選擇人眼視角在10°以內(nèi)是視力敏感區(qū)，屬黃斑視覺范圍，對圖像顏色及細(xì)節(jié)的分辨率最強(qiáng)。水平方向20°以內(nèi)，垂直方向15°以內(nèi)是視覺清晰區(qū)，能正確識別圖形，清晰地看到圖像，而不需要移動眼球(即注視點)。因此電視畫面一般設(shè)計成寬高比為4:3，且觀察電視時宜將畫面水平視角限制在20°以內(nèi)。2、場頻的選擇根據(jù)人眼臨界閃爍頻率FFC，場頻應(yīng)高于46Hz，考慮到圖像信號占有頻帶不致過寬，場頻不應(yīng)任意提高。另外考慮到減少電網(wǎng)干擾，場頻最好與電力網(wǎng)頻率同步。所以目前各國電視廣播場頻都選與市電電源相同的頻率，即50Hz或60Hz。我國黑白電視體制主要參數(shù)

每幀行數(shù)625;行頻15.625kHz;掃描方向從左向右;行周期64.us，其中正程52us，逆程12us;行同步脈沖寬度5.lus(彩色電視中為4.7us);行消隱脈沖寬度12us，并比行同步脈沖領(lǐng)先1.3~1.5us。幀頻25Hz;場頻50Hz，采用2:1隔行掃描;掃描方向為由上向下;場周期20ms，其中正程18.4ms，逆程1.6ms;場同步脈沖寬度為2.5一3H(1H=64us);場消隱脈沖為25H，并領(lǐng)先第一個前均衡脈沖1.3-1.5us全電視信號帶寬為6MHz，圖像信號采用調(diào)幅方式，聲音信號采用調(diào)頻方式;在廣播時各相鄰頻段載波頻率相差8MHz，如電視第一頻道為49.75MHz，第二頻道(即中央一臺)為57.75MHz。彩色電視信號的傳輸兼容性限制：①彩色電視廣播必須也能被黑白電視機(jī)所“理解”，這意味著彩色電視應(yīng)保留黑白電視的制式標(biāo)準(zhǔn)。例如掃描方式和掃描頻率，行、場同步信號，頻帶寬度、載頻和射頻特性等;②彩色電視信號中必須包含一個能正確重現(xiàn)灰度的亮度信號，而這個亮度信號應(yīng)該盡可能少地受到附加色度信息的干擾;，③在發(fā)送端應(yīng)該盡可能使用黑白電視廣播設(shè)備進(jìn)行彩色電視廣播;④彩色電視信號中的色度信號應(yīng)該能和亮度信號在0一6MHz同一通道內(nèi)同時傳送，而且這種信號容易分開，又不互相串?dāng)_。⑤彩色信號中的色度信號經(jīng)過編碼后，信號中的冗余信息最少。顯示三基色在用彩色顯像管作為顯示器時，彩色重現(xiàn)采用紅、綠、藍(lán)三色熒光粉。每種熒光粉有一個光譜分布，可以計算出每種熒光粉在色度坐標(biāo)上的位置(x，Y)。這三種熒光粉坐標(biāo)在色度圖上構(gòu)成一個三角形。三種熒光粉的不同組合所能形成的色彩均限在這個三角形中。不同的彩色電視體制所選用的顯像三基色是不同的。彩色電視色度重現(xiàn)范圍兩種制式顯像三基色三角形，如圖。由圖可知，這兩個三角形所組成的色域都比彩色印刷、染料或膠卷的色域大，所以顯像管彩色電視能重現(xiàn)自然界絕大多數(shù)顏色。從理論上講，三基色越靠近光譜軌跡，越能重現(xiàn)出更多飽和度高的色彩。但熒光粉的發(fā)光效率隨著材料色飽和度的提高而降低，即亮度會降低。故只能在色飽和度和亮度之間作折衷選擇。NTSC制式規(guī)定1[Re]+1[Ge]+1[Be]=1光瓦的白光（1光瓦＝683lm）Y=0.30R+0.59G+0.11BY代表彩色的亮度。PAL制式規(guī)定采用1[Re2]+1[Ge2]+1[Be2]=1光瓦的D65白光,以D65為標(biāo)準(zhǔn)白光Y=0.22R+0.71G+0.07B兼容制彩色電視系統(tǒng)傳送的信號三個參數(shù)：Y=0.30R+0.59G+0.11BR-Y=0.70R一0.59G一0.11BB-Y=-0.30R一0.59G+0.89BG-Y=-0.30R+0.41G-0.11B選用R-Y,B-Y兩個色差信號進(jìn)行傳送其主要理由①在Y方程中，G信號的系數(shù)最大，使G-Y信號比R-Y,B-Y信號都小得多，信號抗干擾性差;亮度信號色差信號選用R-Y,B-Y兩個色差信號進(jìn)行傳送其主要理由②在接收端用R一Y，B一Y可方便地恢復(fù)出G一Y，即:G-Y=-0.51(R-Y)-0.19(B-Y)方程右邊的系數(shù)都小于1，利用電阻分壓器簡單地就能達(dá)到。如采用G-Y作為被傳送的兩個色差信號之一，則在接收端恢復(fù)第三個色差信號時，它們的式子是:R-Y=2.0(G-Y)-0.19(B-Y)B-Y=-2.7(R-Y)-5.4(G-Y)可見上面兩個式子中右邊皆出現(xiàn)大于1的系數(shù)，需采用放大器，增大了技術(shù)難度。采用色差傳送的優(yōu)點①傳送黑白圖像時，兩個色差信號都為零，所以色差信號不會干擾亮度信號。因為傳送黑白圖像時，必有R=G=B=ε0<ε<1

代入前式可知B-Y=R-Y=0②有利于節(jié)省色度信號的發(fā)射能量。因為一般情況下彩色圖像大部分面積上的像素接近于白色或灰色，即這些地方的色差信號為零，只有小部分面積上的彩色像素色差信號不為零。因此用色差信號傳輸色度信號較之用ER,EG,EB傳送所需的發(fā)射能量小得多。③在接收機(jī)中利用解碼矩陣很容易將色差信號還原成三個基色信號:R=(R-Y)+YB=(B-Y)+YG=(G-Y)+Y=Y-0.51(R-Y)-0.19(B-Y)大面積著色原理由于人眼對彩色的分辨力比對黑白細(xì)節(jié)的分辨力低很多，這樣可以只傳送景物中大面積的彩色部分，而彩色細(xì)節(jié)則用黑白圖像代替，這一處理彩色的方式稱為大面積著色原理。我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，亮度信號帶寬為6MHz，色度信號帶寬為1.3MHz。大面積著色原理如上圖，以上是視頻采集卡得到的圖像，第一幅是Y分量描述黑白圖像，第二幅是U(V)分量描述，第三幅是V(U)分量描述，第四幅是YUV三幅合成后得到的正常圖像。黑白圖像與如此模糊的UV分量圖合成后竟然如此真實的得到彩色圖像，這就是事實。由此得出：Y分量是黑白輪廓圖像，UV分量很模糊，只是大約描述了整塊的色彩，這就是“大面積著色原理”。恢復(fù)三基色信號時的混和高頻原理R=(R-Y)0-1.3+Y0-6=R0-1.3+Y1.3-6B=(B-Y)0-1.3+Y0-6=B0-1.3+Y1.3-6G=(G-Y)0-1.3+Y0-6=G0-1.3+Y1.3-6頻譜交錯原理將色度信號的頻譜插在亮度信號頻譜的空隙中間進(jìn)行傳送，以實現(xiàn)在同一個通道內(nèi)同時傳送亮度信號和色度信號的目的。這種處理亮度信號和色度信號的方法被稱為頻譜交錯原理或頻譜間置原理。由于色差信號的頻譜也是以行頻fH為間隔的譜線群結(jié)構(gòu)，如果選擇色差信號的載波(稱為副載波)頻率fsc為(n-1/2)fH;

其中n=1,2,3…n，即選副載波的頻率為半行頻的奇數(shù)倍，將可以實現(xiàn)正確的頻譜搬移彩色電視圖像信號的頻譜副載頻的選擇應(yīng)遵循以下原則為實現(xiàn)頻譜交錯，副載頻必須是半行頻的奇數(shù)倍，即fSC=(2n-1)fH/2使色度信號與亮度信號間的串?dāng)_為最小。亮度信號能量主要集中在視頻通帶的低端；故色度信號應(yīng)集中在通帶的高端，但色度信號的上邊頻不應(yīng)超過通頻帶上限。若色度信號帶寬為1.5MHz，則fsc≈6-1.5=4.5MHz副載頻與半行頻間有簡單的倍數(shù)關(guān)系，以便電路上容易實現(xiàn)。取n＝284，fsc=567×fH/2=7×9×9×fH/2＝4.43MHz彩色電視的制式NTSC制式PAL制式SECAM制式NTSC制式這種制式的特點是將兩個色差信號分別對頻率相同而相位相差90°的兩個副載波進(jìn)行正交平衡調(diào)幅，然后與亮度信號相加，一起傳送。該制式主要優(yōu)點是兼容性好，圖像質(zhì)量好，電路簡單，信號處理容易;主要缺點是對相位失真十分敏感，必須控制在±10°以內(nèi)，容易產(chǎn)生明顯的色調(diào)失真。為了減少色調(diào)失真，對發(fā)射端與中間傳送設(shè)備的性能指標(biāo)要求高。正交平衡調(diào)幅制式色度信號的形成過程彩色電視機(jī)的原理框圖NTSC制式色度信號的彩色矢量圖U、V對應(yīng)兩個色差信號F是彩色矢量Fm是色度信號的振幅，決定彩色的飽和度。θ是相角，決定色調(diào)PAL制式

PAL制式的特點是克服了NTSC制式的相位敏感性，在原來正交平衡和同步檢波等基本措施的基礎(chǔ)上，將其中一個已調(diào)幅的紅色差信號進(jìn)行逐行倒相。這就使任意兩個相鄰掃描行的紅色差信號相位總是相差180°。這樣可以利用相鄰掃描行色彩的互補性來消除相位失真引起的色調(diào)失真。主要優(yōu)點是對傳輸過程中相位失真不敏感;主要缺點是彩色清晰度略低于NTSC制，信號處理較繁，接收機(jī)電路較復(fù)雜。是世界上用得最多的一種制式。有相位失真時FN和FN+1的合成情況SECAM制式SECAM制式也叫順序傳送彩色與存儲制式，也是為了克服NTSC制式的色調(diào)失真而設(shè)計的。它與前兩種制式不同點是兩個色差信號不是同時傳送，而是輪流、交替地傳送。另外，兩個色差信號不是對副載波進(jìn)行調(diào)幅，而是對兩個頻率不同的副載波進(jìn)行調(diào)頻，然后將兩個調(diào)頻波輪換插入亮度信號頻譜的高端。這種制式的優(yōu)點是傳輸失真小，圖像錄放性能好;缺點是彩色圖像垂直清晰度下降一半，亮度、色度信號不易徹底分離。

在接收端，為了恢復(fù)三個基色信號，必須利用延遲線(儲存一行時間)來獲得未傳送的色差分量。即用延遲一行時間的延遲線將上一行傳送的色差分量(例如FSR)儲存到這一行來使用(這一行只傳送FSB分量)，以彌補該行未發(fā)送的那個色差分量FSR

。這樣，每一個被傳送的色差信號分量都被復(fù)用一次，經(jīng)解調(diào)后就可獲得兩個色差信號，再經(jīng)解碼矩陣便能得到R,G,B三個基色信號。只要彩色圖像具有較強(qiáng)的垂直相關(guān)性，這種處理方式將獲得令人滿意的圖像質(zhì)量。CRT顯示技術(shù)CRT的歷史及特征CRT的結(jié)構(gòu)及工作原理蔭罩式彩色顯像管各種平板型CRTCRT顯示器的生理學(xué)措施CRT發(fā)展趨勢CRT的歷史及特征CRT的開發(fā)經(jīng)歷及發(fā)展史CRT的優(yōu)缺點CRT的歷史及特征CRT的開發(fā)經(jīng)歷及發(fā)展史1676年，法國皮卡，發(fā)現(xiàn)陰極射線1897年，德國，發(fā)明布勞恩管1926年，德國，最早用于圖像接收的實驗裝置日本于1953年開始黑白播送，1960年開始彩色播送。中國于1958年開始黑白播送，1973年開始彩電播送。1970年，開始用于計算機(jī)文字顯示；CRT的歷史及特征CRT的優(yōu)缺點優(yōu)點：性價比高，驅(qū)動電極數(shù)少無級灰度調(diào)節(jié)，應(yīng)用范圍廣缺點：笨重、尺寸、重量難以降低，不能折疊，使用不便驅(qū)動電壓高尋址方式不是矩陣尋址，因而圖像會出現(xiàn)畸變。CRT的結(jié)構(gòu)及工作原理單色顯示用CRT－MDT彩色顯示用CRT－CDTCRT的結(jié)構(gòu)及工作原理單色顯示用CRT－MDT金屬Al膜除具有作為陽極的作用之外，還可防止管內(nèi)發(fā)射的陰離子直接碰撞熒光面造成其性能劣化CRT的結(jié)構(gòu)及工作原理彩色顯示用CRT－CDTPCM，purityconvergencemagnet，色純度匯聚磁鐵，由2極、4極、6極的可動磁極構(gòu)成，4極和6極磁極用來調(diào)整畫面中心3個電子束的匯聚狀態(tài)，2極磁極用來調(diào)整畫面中心電子束的光斑。蔭罩與熒光面間的關(guān)系熒光面熒光面設(shè)計的主要考慮：亮度、對比度、熒光體發(fā)光色、殘光特性提高熒光體的發(fā)光效率對提高亮度最為有效。理論上電子轟擊熒光體所能達(dá)到的最大效率0.22熒光體的發(fā)光色決定于熒光體的種類：熒光體母體、活性劑種類及其濃度考慮視感度、再現(xiàn)白畫面所需要的電流比等。玻璃外殼玻璃外殼對玻殼所要求的主要特性：耐大氣壓力玻璃外殼應(yīng)力分布防暴措施為在屏面?zhèn)让胬ι弦蝗Ψ辣搸В搸Юo后產(chǎn)生幾百公斤的壓力，以抵消該處的張應(yīng)力。玻璃外殼防X射線輻射對于29英寸顯像管，陽極電壓30kV，電子轟擊熒光屏的速度約為三分之一光速。高能電子突然受阻會發(fā)出0.05~0.06nm的x射線．并且陽壓上升，x射線變短，透過屏面的x射線強(qiáng)度以正比于陽壓的六次方上升。所以必須有防護(hù)措施以免傷害觀眾。在玻璃中摻入PbO吸收x射線的效果最好，為此在管頸和錐體部的玻璃成分中摻入20％—28％的PbO以防x射線泄漏。但是因為PbO在高能電子轟擊下會分解出Pb，而使玻璃變黑，所以在屏面中不能摻PbO，而是摻BaO和SrO來吸收不同波段的x射線。玻璃外殼玻璃外殼透過率合適玻璃表面的理論反射率為4％，透過顯像管屏面兩個表面后的最大透過率為92％。為提高畫面的對比度，一般采用低透過率屏面，即取50％的透過率玻璃，稱為煙玻璃。對比度提高的原因是外光射到屏面進(jìn)入后又反射回來，要經(jīng)過玻屏面兩次，受兩次衰減。而熒光粉發(fā)出的光只經(jīng)過一次屏曲的衰減。這樣畫面亮度雖然有所降低，但外光的作用更弱了，對比度反而提高了。曲率半徑全方屏→方平屏→新平屏→超平屏→純平面屏電子槍偏轉(zhuǎn)磁軛偏轉(zhuǎn)磁軛的功能是控制電子束掃描。偏轉(zhuǎn)磁軛的基本特性包括：偏轉(zhuǎn)功率圖形失真聚集特性發(fā)熱特性蔭罩蔭罩式彩色顯像管三槍三束單槍三束精密一列式自會聚蔭罩式彩色顯像管三槍三束三槍三束管中每一個電子槍相當(dāng)于黑白顯像管中的電子槍，都有自己的發(fā)射系統(tǒng)、預(yù)聚焦系統(tǒng)與主透鏡系統(tǒng)。

三槍三束易產(chǎn)生失聚的原因：盡管三個電子槍對管軸是對稱的，且向管軸有一定傾斜，但由于制造上的公差，達(dá)到靜會聚都很困難;蔭罩曲率半徑大于偏轉(zhuǎn)中心到蔭罩中心的距離；三個電子槍相對軸對稱，相對偏轉(zhuǎn)磁場是不對稱的，掃出三個光柵產(chǎn)生不同的變形；由于蔭罩曲率半徑較大引起的失聚品字形三槍的三個電子束在共同的偏轉(zhuǎn)磁場下產(chǎn)生的掃描光柵變形單槍三束減少會聚調(diào)節(jié)優(yōu)點：圖像亮度高，偏轉(zhuǎn)功率低．結(jié)構(gòu)簡單，成本低。缺點：條形柵剛性差、易顫動、影響圖像清晰度、柱形屏面耐壓差、動會聚仍不理想等自會聚彩色顯像管自會聚彩色顯像管是深入研究偏轉(zhuǎn)像差理論的結(jié)果，是電子光學(xué)理論指導(dǎo)實際的重要例證。自會聚彩色顯像管可以完全取消動態(tài)會聚電路，只靠偏轉(zhuǎn)磁場本身的特殊分布就可以實現(xiàn)會聚，因而調(diào)節(jié)非常簡單，與黑白顯像管同樣方便。同時由于取消了動會聚線路，節(jié)省了元件，降低了成本。精密一列式自會聚自會聚管的主要部件是精密一字形一體化電子槍、條槽形蔭罩、垂直粉條球面屏和精密靜態(tài)環(huán)形偏轉(zhuǎn)線圈。各種平板型CRT薄型CRT冷陰極型CRTSpindt型冷陰極楔型冷陰極薄型CRT電子束掃描采用矩陣驅(qū)動的MDS方式的薄型CRT矩陣尋址附加靜電偏轉(zhuǎn)掃描的驅(qū)動方式采用CFP（MDS）方式薄型CRT的電視接收機(jī)（松下電器）松下電器宣布，公司將于2010年放棄生產(chǎn)CRT電視機(jī)，將把業(yè)務(wù)重點逐步轉(zhuǎn)移到等離子