流媒體 4——數字電視基礎

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1.類比彩色電視制

                                     

2.電視掃描和同步

　　電視技術利用光電轉換原理實現光學映像到電視訊號變換，這一轉換過程通常是在攝像機中完成的。當被攝景物通過攝像機鏡頭成像在攝像管的光電導層時，光電靶上不同點隨照度不同激勵出數目不等的光電子，從而引起不同的附加光電導產生不同的電位起伏，形成與光像對應的電映像。利用人眼的視覺惰性，在發送端可以將代表映像中像素的物理量按一定順序一個一個地傳送，而在接收端再按同樣的規律重顯原映像。只要這種順序進行的足夠快，人眼就會感覺映像上在同時發亮。在電視技術中，將這種傳送映像的既定規律稱為掃描。攝像管光電導層中形成的電映像在電子束的掃描下順序地接通每一個點，並連續地把它們的亮度變化轉換為電訊號；掃描得到的電訊號經過單一通道傳輸後，再用電子束掃描具有電光轉換特性的熒光屏，從電訊號轉換成光映像。

電視系統掃描原理

　　在通常情況下，目前電視系統普遍使用的電真空攝像和顯像器件均採用電子束掃描來實現光電和電光轉換；而隨著CCD攝像機和平板顯示器件的投入使用，利用各種脈衝數字電路便可實現上述轉換。陰極射線管（CRT）掃描處理的，其中視頻訊號由亮度(luma)和色度（chroma）訊號分量組成，分量視頻分別送出亮度和色度訊號。

 

陰極射線管（CRT）掃描處理

　　掃描方式有漸進式掃描和隔行掃描兩種。

<1>. 漸進式掃描

　　電子束從左至右、從上而下逐行依次掃描的方式稱為漸進式掃描。電子束順序掃描螢幕所形成的直線狀亮點軌跡稱為光柵。

(1)行掃描：電子束沿水平方向的掃描稱為行掃描。其中從左至右的掃描稱為行掃描正程，簡稱行正掃，(a)圖中實線所示。從右至左的掃描稱為行掃描逆程，簡稱行回掃。(a)中虛線所示。行掃描正程時間長，逆程時間短。顯然，對於每一幅映像來說，掃描行數越多，對映像的分解力越高，映像越細膩；但同時電視訊號的頻寬也就越寬，對通道的要求也越高。

(2)幀掃描：電子束沿垂直方向的掃描稱為幀掃描。其中從上至下的掃描稱為幀掃描正程，簡稱幀正掃，從下至上的掃描稱為幀掃描逆程，簡稱幀回掃。圖 (a)所示為幀掃描正程的掃描軌跡，圖(b)為幀掃描逆程的回掃軌跡。同樣，幀掃描正程時間遠大於幀掃描逆程時間。

　　實際上，行掃描和幀掃描是同時進行的，即電子束在進行水平方向掃描的同時又在垂直方向移動，則電子束的運動軌跡為水平和垂直兩個方向的合運動。由於電子束水平方向的掃描速度遠大於垂直方向的速度，這樣在熒光屏上形成了一條條略微斜向下的水平亮線，幾百行密集的掃描亮線構成一個均勻柵狀發光面，就是所謂的光柵。漸進式掃描一幀即為一場。漸進式掃描存在的缺點：要使映像連續而不產生閃爍現象，則需每秒換幀50次，即幀頻為50Hz，但映像訊號的頻頻寬度太寬，使電視裝置複雜化。為了壓縮映像訊號的頻寬，同時又能克服閃爍現象，借鑒電影技術，人們提出了隔行掃描方式。目前的廣播電視採用隔行掃描。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　漸進式掃描光柵 

<2>. 隔行掃描

　　隔行掃描是將一幀映像分成兩場來掃描，第一場掃奇數行，稱為奇數場，第二場再掃偶數行稱為偶數場。奇數場和偶數場映像鑲嵌在一起形成—幅完整的映像

 隔行掃描重現映像 

　　隔行掃描的光柵，電子束掃完第1行後回到第3行開始的位置接著掃，(a所示，然後在第5、7、……，行上掃，直到最後一行。奇數行掃完後接著掃偶數行（圖b)），這樣就完成了一幀(frame)的掃描（圖c)）。由此可以看到，隔行掃描的一幀映像由兩部分組成：一部分是由奇數行組成，稱奇數場，另一部分是由偶數行組成，稱為偶數場，兩場合起來組成一幀。因此在隔行掃描中，無論是攝像機還是顯示器，擷取或顯示一幅映像都要掃描兩遍才能得到一幅完整的映像。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　隔行掃描光柵

 

 

　　在隔行掃描中、掃描的行數必須是奇數。如上所述，一幀畫面分兩場，第一場掃描總行數的一半，第二場掃描總行數的另一半。隔行掃描要求第一場結束於最後一行的一半，不管電子束如何折回，它必須回到顯示屏頂部的中央，這樣就可以保證相鄰的第二場掃描恰好嵌在第一場各掃描線的中間。正是這個原因，才要求總的行數必須是奇數。隔行掃描為使傳送活動圖表像有連續感而不產生閃爍，需每秒掃描50場，即場頻為50Hz。而兩場為一幀，則每秒掃描25幀畫面，即幀頻為25Hz，從而降低了幀頻，壓縮了映像訊號頻頻寬度，並克服了閃爍現象。

　　每秒鐘掃描多少行稱為行頻fH；每秒鐘掃描多少場稱為場頻fc；每秒掃描多少幀稱幀頻fF。fc和fF是兩個不同的概念。

　　黑白電視和彩色電視都用隔行掃描，而電腦顯示映像時一般都採用非隔行掃描。

 

3.彩色電視訊號類型

 

 

 

 

 

4.電視映像數字化

5.映像子採樣

6.數字電視

7.數字電視映像格式

 

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