彩色电视基础PDF电子书下载

第一部分　彩色电视原理 3

第一章　人眼的视觉特性与彩色 3

1.1　关于彩色的概念 3

1.2　视觉的光谱灵敏度与光度测量 5

1.2.1　视觉的光谱灵敏度 5

1.2.2　有关辐射的物理量和单位 6

1.2.3　有关光的物理量和单位 6

1.3　人眼的分辨力与空间频率 9

1.3.1 人眼的分辨力的表示方法 9

1.3.2　空间频率 10

1.3.3　表示人眼分辨力的空间频率响应 12

1.3.4　眼睛的横向抑制效应 12

1.4　人眼的对比度特性 14

1.4.1 图像的对比度 14

1.4.2　人眼的对比度灵敏度特性 14

1.4.3　马赫光带和视在对比度效应 16

1.5　视觉惰性与闪烁感觉 17

1.6　彩色视觉 18

1.6.1　客观彩色视觉 18

1.6.2　主观彩色视觉 19

1.7　格拉兹曼（Grassman）法则 20

1.8　色度学 21

1.8.1　彩色的定量表示 21

1.8.2　三色系数 21

1.8.3 三维矢量坐标与麦克斯韦三角形 24

1.8.4　RGB坐标系统 25

1.8.5　XYZ坐标系统 27

1.8.6　均匀坐标系统 29

第二章　扫描与电视图像 33

2.1　广播电视发展概述 33

2.2　电视图像的宽高比 34

2.3　扫描——空间频率与时间频率的转换 35

2.4　电视扫描系统的基本参数 35

2.4.1　场扫描频率的选择 36

2.4.2　逐行扫描与隔行扫描 36

2.4.3　扫描行数与视频带宽 37

2.5　电视图像的清晰度 39

2.5.1　清晰度的概念 39

2.5.2　调制传输函数（MTF） 40

2.6　电视图像信号的频谱 41

2.6.1　静止图像信号的频谱 41

2.6.2　运动图像信号的频谱 44

2.6.3 关于运动图像信号频谱的一种新概念 44

2.7　彩色电视图像信号 46

2.7.1　概述 46

2.7.2　亮度信号 46

2.7.3 色差信号 47

2.8　色度信号的传送 48

2.8.1 色度信号的传送与彩色电视制式 48

2.8.2　频谱交错原理和平衡正交调制 49

2.8.3　I、Q色差信号 53

2.8.4　彩条信号与色度信号电平范围的压缩 54

2.8.5 亮度信号与色度信号之间的相互干扰 57

2.8.6 色同步信号与微分相位失真 59

2.9　PAL制逐行倒相原理 61

2.9.1　V分量逐行倒相的平衡正交调制 61

2.9.2　PAL彩色图像信号的频谱 62

2.9.3　u信号和v信号的分离与解调 63

2.10　彩色电视中的同步信号 65

2.10.1 同步信号的作用 65

2.10.2 复合同步脉冲的形状 67

2.11 电视信号的编码——彩色全电视信号的形成 69

第三章　图像信号的产生 72

3.1　电视摄像机概述 72

3.1.1 电视摄像机的发展 72

3.1.2 电视摄像机的种类 73

3.1.3　彩色电视摄像机的未来 74

3.2　预放器 75

3.2.1　预放器的特点 75

3.2.2　放大器的噪声系数 75

3.2.3　预放器的噪声计算 77

3.3　图像信号的钳位 80

3.3.1　钳位的必要性 80

3.3.2　钳位电路 81

3.4　黑斑校正 84

3.5　轮廓校正 85

3.5.1　孔阑效应 85

3.5.2　轮廓校正原理 86

3.6　彩色校正 89

3.6.1　彩色校正的概念 89

3.6.2　彩色校正原理 89

3.7　γ校正 91

3.8　黑色电平调整 92

3.8.1 背景光与暗电流的影响 93

3.8.2　杂散光校正 93

3.8.3 消隐电平切割 95

第四章　摄像光学系统和单管彩色摄像机中基色光信号的分离 97

4.1　概述 97

4.2　光学成像的基础知识 97

4.2.1　透镜成像的基本原理 97

4.2.2 变焦距镜头 99

4.2.3 色温滤色片与中性滤色片 101

4.3　分光棱镜 101

4.3.1 分光棱镜的工作原理 101

4.3.2　关于摄像机中的图像重合 102

4.4　单管彩色摄像机的工作原理 103

4.4.1　单管彩色摄像机概述 103

4.4.2　光学信息处理的基本概念 104

4.4.3　栅状滤色器的空间频率传输特性与光信号的调制 104

4.4.4　光信号的低通滤波 108

4.4.5　光信号的差拍与光陷波器 109

4.5　光信号频率分离的基本原理 110

4.6　采用频谱交错原理的光信号分离方式 113

4.6.1 R、B共频带的Y、R、B分离方式 113

4.6.2 R、B共频带的Y、R、G、B分离方式 117

4.6.3 Y与G、R与B共频带的Y、R、G、B分离方式 118

4.6.4 R、G、B共频带的Y、R、G、B分离方式 118

4.6.5 色信号完全与Y共频带的分离方式 120

4.7　光信号的相位分离 120

4.7.1 相位分离的基本原理 121

4.7.2　Trinicon的相位分离方式 122

4.8　三电极分离方式 124

4.9　CCD摄像机中特殊的光学处理问题 126

4.9.1　光信号的上限频率 126

4.9.2　单管CCD彩色摄像机中光信号的分离 127

第五章　摄像器件与显像器件 132

5.1 概述 132

5.1.1　摄像器件的发展 132

5.1.2　显像器件的发展 133

5.2　摄像管中的光电转换原理 134

5.2.1 光电靶与扫描 134

5.2.2 摄像管输出电容的降低（LOC） 135

5.2.3　光电转换惰性与背景光 136

5.2.4　灵敏度与分解力 137

5.3　电子枪 138

5.3.1 普通电子枪与ACT 138

5.3.2　二极管电子枪与DBC 140

5.3.3　电子倍增器 143

5.4　电子束的聚焦与偏转 144

5.4.1　磁聚焦 144

5.4.2　磁偏转 146

5.4.3　全静电聚焦 147

5.4.4　静电偏转 148

5.5　广播电视中应用的摄像管 150

5.5.1　视像管（Vidicon） 150

5.5.2　氧化铅管（Plumbicon） 150

5.5.3　硒靶管（Saticon） 152

5.6　CCD的工作原理 152

5.6.1 电荷的存储 153

5.6.2 电荷的转移 154

5.6.3 电荷的输入与读出 154

5.6.4　二相CCD 155

5.6.5　体沟道CCD 156

5.7　CCD摄像管 158

5.7.1　CCD摄像管的基本原理 158

5.7.2 线阵CCD摄像管 160

5.7.3 面阵CCD摄像管 160

5.7.4　CCD摄像管的性能参量 163

5.8　CCD的输出电路 163

5.8.1 电流输出电路 163

5.8.2 电压输出电路 164

5.8.3　浮栅放大器 165

5.8.4　分布式浮栅放大器 166

5.9　应用光电移像原理的CCD摄像管（Image—Intensified CCD） 166

5.10　CCD摄像管中的信号处理 167

5.10.1　运动检测 167

5.10.2　抵消暗电流 168

5.11　彩色电视显像管 168

5.11.1　荫罩管（Chromitron） 168

5.11.2 栅条管（Trinitron） 169

第六章　彩色电视机原理 173

6.1　概述 173

6.2　高频放大与变频 173

6.3　中频放大 177

6.4　视频检波 179

6.5　亮度信号／色度信号的分离 180

6.5.1 亮度／色度信号的传统处理方法 180

6.5.2　梳状滤波器——亮度／色度信号的分离 184

6.6　色度信号的解调 187

6.6.1　u/v信号的分离 187

6.6.2　同步检波 188

6.7　显像管电子束的偏转与扫描 192

6.7.1 行、场扫描电路的基本结构 192

6.7.2 同步信号的分离 193

6.7.3　行扫描输出电路 194

第七章　磁带录像和光盘录像 199

7.1　概述 199

7.2　磁带录像的基本原理 200

7.2.1　磁化与剩磁 200

7.2.2 图像信号的记录 200

7.2.3　录放中的时间误差 203

7.3　视频信号的频率调制与解调 204

7.3.1　频率调制 204

7.3.2　频率解调器 206

7.4　VHS格式 207

7.4.1　磁迹分布 207

7.4.2　磁头的方位角 208

7.4.3　逐场移相 209

7.5　视频录放信道 210

7.5.1　记录信道 210

7.5.2　重放信道 213

7.6　时基校正 215

7.6.1　时基误差的概念 215

7.6.2 色度信号的频率转换与时基校正 216

7.6.3　全数字化时基校正 217

7.7　伺服系统的工作原理 220

7.7.1　伺服的基本概念 220

7.7.2　磁鼓伺服和主导轴伺服 223

7.7.3　数字伺服系统 223

7.8　光盘录像的基本原理 225

7.8.1　概述 225

7.8.2　基本光学知识 226

7.8.3　光盘录像系统的分类 229

7.9　模压式光盘记录原理 230

7.9.1　模具的制作 230

7.9.2　光盘的制作 231

7.10　只写一次（Write—Once）系统 232

7.11　可反复读写的光盘系统 233

7.12　光盘系统的信道编码 236

7.12.1 LVD系统中的信号编码 236

7.12.2　LVD中加进数字伴音的方法 238

第二部分　数字电视和高清晰度电视第八章　电视信号的数字化 245

8.1　概述 245

8.1.1 电视信号数字化的优点 245

8.1.2　数字电视概况 246

8.1.3　如何学习数字电视 247

8.2　PCM原理 248

8.3　视频信号的A—D变换和D—A变换 249

8.3.1 A—D变换 249

8.3.2 D—A变换 251

8.4　亚取样（Subsampling）的概念 253

8.5　模拟／数字变换过程中引入的噪声 254

8.5.1 孔径效应 254

8.5.2　量化噪声 254

8.6　轮廓效应与高频颤动（Dither Signal） 256

8.7　数字电视信号的编码参数与编码标准 257

8.7.1　分量电视信号编码 257

8.7.2　复合电视信号编码 260

8.8　数字电视中的基本逻辑电路 260

8.8.1　单元数字电路及其逻辑符号 260

8.8.2　移位寄存器 263

8.8.3　计数器 264

8.8.4　地址译码器与线路选择器 267

8.8.5 只读存储器（ROM） 268

8.8.6 随机存储器（RAM和VRAM） 269

8.9　数字电视中的基本代数运算 271

8.9.1　加法、减法运算 271

8.9.2　乘法运算 271

8.9.3　数字比较器 272

8.10　数字电视中的几种信号处理电路 273

8.10.1 电平切割 273

8.10.2　数字电视信号的钳位 273

8.10.3　数字电视信号的γ校正 273

8.10.4　数字电视信号的轮廓校正 275

8.10.5　帧存储器 276

8.10.6　数字降噪器 277

第九章　彩色全电视信号的数字编码与解码 279

9.1　取样频率的行锁相与副载频锁相 279

9.2　以行锁相取样频率为基准的数字副载频的产生 280

9.2.1　取样频率与副载频的比例关系 280

9.2.2 副载频相位振荡器 281

9.2.3 两个正交的数字副载频的产生 283

9.3　PAL信号的数字编码 284

9.3.1　数字编码原理 284

9.3.2　数字同步信号与色同步信号的产生 285

9.4　NTSC信号的数字编码 287

9.5　数字电视信号的解码 287

9.5.1　传统的解码方式 287

9.5.2 PAL修正器 288

9.6　彩色电视信号的3维频谱分析 291

9.6.1 亮度信号的3维频谱 291

9.6.2　复合电视信号的3维频谱 293

9.6.3 色度信号解调过程中信号频谱的3维空间变换 294

9.7　电视信号的3维梳状滤波 295

9.7.1　行延时梳状滤波器 295

9.7.2　场延时和帧延时梳状滤波器 298

9.8　色度信号的解调 299

9.8.1　解调原理 299

9.8.2　解码中的矩阵变换 302

9.8.3　取样频率与行同步之间时间关系的锁定 304

第十章　图像信号的数据压缩 306

10.1　概述 306

10.2　取样频率的转换 306

10.2.1 整数比率转换 306

10.2.2　分数比率转换和变比率转换 309

10.3　数据压缩的理论依据 311

10.3.1 熵 311

10.3.2　信源的概率分布与熵的关系 312

10.3.3　信源的相关性与熵的关系 313

10.4　预测编码 314

10.4.1　差分脉码调制（DPCM） 314

10.4.2　非线性量化 316

10.5　正交变换编码 317

10.5.1 变换编码的基本思想 317

10.5.2 离散余弦变换 318

10.5.3　快速离散余弦变换 321

10.6　熵编码 322

10.6.1 熵编码的基本概念 322

10.6.2 霍夫曼（Huffman）编码 323

10.6.3　算术编码 325

10.7　序列图像中运动矢量的估值 328

10.7.1　概述 328

10.7.2　块匹配方法 329

10.7.3　像素递归法 333

10.8　具有运动补偿的帧间预测 334

10.8.1 前向预测 334

10.8.2 后向预测和双向预测 336

10.9　具有运动补偿的帧间内插 336

第十一章　高清晰度电视 340

11.1　我国发展高清晰度电视的背景 340

11.1.1 日本迈出第一步 340

11.1.2　欧洲考虑到HDTV的分步过渡方式 341

11.1.3 美国奠定了全数字化HDTV的方向 341

11.1.4　HDTV的兼容性 342

11.2　高清晰度电视的基本参数 344

11.3　模拟HDTV制式 346

11.3.1 MUSE制 346

11.3.2 ACTV制 348

11.4　全数字化HDTV制式 351

11.4.1 概述 351

11.4.2 图像格式 352

11.4.3　视频数据的压缩编码 353

11.4.4　伴音信号的压缩编码 358

11.4.5　传送（Transport）系统 362

11.4.6　传输（Transmission）系统 366

第十二章　数字HDTV信号的传输 373

12.1　基本的数字调制技术 373

12.1.1　幅度键控（ASK） 373

12.1.2　频率键控（FSK） 374

12.1.3　相位键控（PSK） 376

12.2　多符号的数字调制 377

12.2.1 M—FSK 377

12.2.2 M—PSK 377

12.3　正交幅度调制（QAM） 379

12.4　格栅编码调制（TCM） 380

12.4.1　卷积码 381

12.4.2　维特比（Viterbi）解码器 383

12.4.3　格栅编码（Trellis Coding） 386

12.5　时分复用（TDM） 391

12.6　编码正交频分复用 394

12.6.1　概述 394

12.6.2 频分复用（FDM） 395

12.6.3　正交频分复用（OFDM） 395

12.6.4 COFDM 397

12.7 RS码 398