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(一)电视广播过程
电视广播是在无线电广播和电影的基础上发展起来的。
无线电广播是利用话筒把声音变成音频信号, 再用此信号去调制载频,经放大后从发射天线发送出去。这个已调载频信号被收音机天线接收后, 经过变频、中放、检波, 还原成音、频、电信号,再经音频放大后加到扬声器上,还原成声音。
电视广播与无线电广播在发送与接收的程式上基本相同, 所不同的是:电视广播不仅要传送声音, 而且, 更重要的是要传送活动的图像;在图像发送与接收过程中, 要利用摄像管把图像变成电信号,还要利用显像管把电信号还原成图像。
如何利用无线电波来传送活动的图像呢?这要从电影谈起。
我们看到的电影是活动的影像,而实际上, 影片是由一幅幅静止画面组成的,而且相邻两幅画面的图像内容差不多。如果把这些画面以较快的速度连续放映,则由于人眼的视觉暂留特性, 看起来就成了活动的图像。
所谓视觉暂留特性,就是指人眼在观察物体或图像时, 尽管外界图像已经消失,但人的视觉还把这个图像保留一段时间的特性。例如,夜间用点燃的香烟快速地划圆圈, 我们看到的不是一个转动的光点,而是一个亮圈, 这就是视觉暂留特性所致。
早期的电影每秒放映24幅画面, 使人有闪烁的感觉。现代的电影,每秒钟放映48幅画面(每幅画面放二次),克服了这种毛病。
电视广播又是怎样传送活动图像的呢?我们从报刊杂志上的照片可以看出,每一幅照片都是由许多亮暗不同的小点组成的, 这些小点我们称为“像素”。在同一幅画面上像素越多,图像越清晰。电视广播就是利用这一道理, 将一幅图像分解成为许多亮暗不同的像素,一个点一个点、一行一行地顺序传送,就像人看书一样, 从左到右, 一个字一个字, 从上到下,一行一行地阅读。如果把这些像素信息按时间顺序依次传送和接收, 当传送和接收速度足够快时,由于人眼的视觉暂留特性, 在接收端我们看到的就犹如一幅完整的画面。如果这一幅幅画面一幅接一幅地传送和接收, 像电影一样,那么在接收端我们就会看到活动的图像。这里应该指出的是,电影放映的是一幅幅完整的画面, 而电视传送的是一个个的像素。所以接收端重现像素必须与发送端像素保持步调一致, 否则就无法重现图像。
(二)光电转换过程
如上所述,电视机图像的传送采用了光电转换原理。任何黑白图像都是由许多明暗和疏密不同的点子(基本单元)组成,这些点子称为像素或像点。如果用放大镜仔细观察报纸上的传真照片,就会看到这些像素。
显然, 一幅图像的像素越小, 单位面积的像素越多, 呈现图像的细节就越分明, 画面也越清晰。35毫米电影胶片, 一张画面约有百万个像素, 所以看电影觉得很清晰、逼真。根据我国电视标准,每幅画面采用625行, 即在画面的垂直方向有625个像素。由于显像管荧光屏宽高比为4∶3,所以在画面的水平方向上有625×4/ 3个像素,于是, 整幅画面在理想情况下的像素为625×625×4/3=52(万个)。
有这么多像素,图像清晰度是比较高的。实际上, 考虑到扫描的逆程等因素,一幅画面的有效像素约为40万个。
电视广播就是把要传送的图像分割成像素, 并把这些明暗不同的像素变成强度不同的电视图像信号传送出去, 在接收端再将这些电信号还原为光的图像。
在电视发射端,利用电视摄像机的镜头将要拍摄的景物成像于光电靶上,光电靶面内壁涂有一层感光材料, 当景物图像亮暗部分的不同光线反射到靶面上时, 靶面上各点受到不同的光强度作用而有不同的电位,对应于光线强的点, 电位高;对应于光线弱的点,电位低。这样, 就把亮暗的光图像转换成电位的不同。当摄像管的电子束扫描到靶面上时, 扫到电位高的点, 电流大, 扫到电位低的点,电流小, 这个电流流经负载时便产生相应的高低电压, 这样,就实现了把景物亮暗的光像变为电压高低(或电流大小)的电图像的转换过程。
当景物亮时,电流大, 负载上压降也大,输出端电位就低;景物暗时,电流小, 负载上压降也小,输出端电位就高。输出电位高低恰与图像亮暗相反,这种图像信号称为负极性图像信号, 图1- 1- 2就是负极性图像信号。反之, 输出电位的高低分别与图像的亮暗相对应时,称为正极性图像信号。我国电视广播是采用负极性图像信号。
在电视发送端, 利用摄像管完成光- 电转换, 那么, 在电视接收端,则利用显像管完成电- 光转换。
光物(如硫化锌等)成为荧光屏。当电子束冲击荧光屏时, 荧光屏便发光,其发光强弱取决于冲击电子束的数量和速度。只要用代表图像的电信号去控制电子束的强弱, 则在荧光屏上便完成电-光转换,重现电视图像。显像管是利用荧光效应工作的, 在显像管的玻璃屏上涂上荧光物(如硫化锌等)成为荧光屏。当电子束冲击荧光屏时, 荧光屏便发光,其发光强弱取决于冲击电子束的数量和速度。只要用代表图像的电信号去控制电子束的强弱, 则在荧光屏上便完成电-光转换,重现电视图像。
(三)电子扫描
一幅电视图像包含几十万个像素, 如何把这些像素所对应的电信号传送出去呢?
如果每个电信号都对应一个信道,就可以把它们传送出去, 称同时传送法。但这样一来, 几十万个像素所对应的电信号则需要几十万个信道来传送,在实际应用中是无法实现的。
如果按一定的顺序从左到右, 从上到下将每个像素转换成电信号逐个传送, 称顺序传送法。显然, 这种方法只需一个信道传送,在技术上是容易实现的。电视信号的传送就是采用这种方法的。
顺序传送法要求在接收端也按同样的顺序把电信号在荧光屏的相应位置转换成光图像。既然传送和接收是逐个像素进行的,那么,在屏幕上重现的图像是否为一个一个的光点呢?只要传送信息的速度足够快,人眼观看到的仍是一幅完整的图像。这是因为人眼有视觉惰性,当人眼所观看的光点消失时, 在眼睛感觉中仍可保留一瞬间,大约有0.05～0.2秒, 然后逐渐消失。同时荧光粉的发光也有一定的余辉特性。所以只要顺序传送的一幅图像从第一个光点出现至最后一个出现的时间间隔, 比视觉惰性和余辉时间短,人们便会感到图像是完整的。
顺序传送中,从左到右、自上而下按一定顺序将图像分解传送的过程称为扫描。
同时,在接收端, 把顺序传送的电信号复合重现图像的过程也称为扫描。
1.逐行扫描
顺序传送中,电子束沿画面自上而下一行紧接一行地从左到右扫描时,就可以将整个画面扫完, 这种扫描方式称为逐行扫描如图1- 1- 3所示。采用这种扫描方式, 如果每秒传送25帧图像,会有闪烁现象;如果每秒传送50帧, 又会使电视信号所占频带太宽,所以, 广播电视中不采用这种扫描方式。怎样既能使频带不太宽,又不会产生闪烁现象呢?采用隔行扫描方式, 可以解决这个问题。
2.隔行扫描
把一帧图像分为两场扫完。电子束首先扫描一帧图像中的1、3、5、7等奇数行,形成奇数场图像, 然后再扫描该图像中的2、4、6、8等偶数行,形成偶数场图像, 如图1- 1- 4所示。奇数场和偶数场镶嵌在一起,由于人眼的视觉特性, 人们看到的是一幅完整的图像。这样一来,就把25幅图像变成50幅图像了,使每秒发送和接收的图像幅数提高了一倍,既消除了闪烁现象, 又没有使设备增加带宽(因为每帧像素并未增加)。隔行扫描的关键是要保证偶数场正好镶嵌在奇数场之间,否则会产生并行, 降低图像清晰度。
要保证扫描行准确,必须采取两种措施:其一是选择每帧行数为奇数,我国电视为每幅图像625行;其二是在全电视信号中增设均衡脉冲。 |
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