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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

6.3　中频放大 （177

1.3.1　人眼的分辨力的表示方法9

1.3　人眼的分辨力与空间频率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

2.7.2　亮度信号46

2.7.1　概述46

2.7.3 色差信号47

2.8.1 色度信号的传送与彩色电视制式48

2.8　色度信号的传送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

2.9.1　V分量逐行倒相的平衡正交调制61

2.9　PAL制逐行倒相原理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

3.1　电视摄像机概述72

3.1.1 电视摄像机的发展72

第三章　图像信号的产生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

3.5.1　孔阑效应85

3.5　轮廓校正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

4.2.1　透镜成像的基本原理97

4.1　概述97

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

4.2　光学成像的基础知识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

4.4.1　单管彩色摄像机概述103

4.4　单管彩色摄像机的工作原理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

4.6.4　R、G、B共频带的Y、R、G、B分离方式118

4.6.3 Y与G、R与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

5.3.1 普通电子枪与ACT138

5.3 电子枪138

5.3.2　二极管电子枪与DBC140

5.3.3　电子倍增器143

5.4.1　磁聚焦144

5.4 电子束的聚焦与偏转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

5.5.2　氧化铅管（Plumbicon）150

5.5.1　视像管（Vidicon）150

5.5　广播电视中应用的摄像管150

5.6　CCID的工作原理152

5.5.3　硒靶管（Saticon）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CCD155

5.6.5　体沟道CCD156

5.7　CCD摄像管158

5.7.1　CCD摄像管的基本原理158

5.7.3 面阵CCD摄像管160

5.7.2 线阵CCD摄像管160

5.8　CCD的输出电路163

5.8.1　电流输出电路163

5.7.4　CCD摄像管的性能参量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

5.11.1 荫罩管（Chromitron）168

5.10.2　抵消暗电流168

5.11　彩色电视显像管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

6.4　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

6.6.1　u/v信号的分离187

6.6　色度信号的解调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

7.2.2　图像信号的记录200

7.2　磁带录像的基本原理200

7.2.1　磁化与剩磁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

7.5.1　记录信道210

7.5　视频录放信道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

7.7.3　数字伺服系统223

7.7.2　磁鼓伺服和主导轴伺服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

7.12.1　LVD系统中的信号编码236

7.12　光盘系统的信道编码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245

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

8.3.1　A—D变换249

8.3　视频信号的A—D变换和D—A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

8.8.1　单元数字电路及其逻辑符号260

8.8　数字电视中的基本逻辑电路260

8.7.2　复合电视信号编码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

8.10.2　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　数字电视中的几种信号处理电路273

8.10.1 电平切割273

8.10.4　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

10.2.1　整数比率转换306

10.2　取样频率的转换306

10.1　概述306

第十章　图像信号的数据压缩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

10.5.1 变换编码的基本思想317

10.5　正交变换编码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

11.1.3　美国奠定了全数字化HDTV的方向341

11.1.2　欧洲考虑到HDTV的分步过渡方式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

114.1　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—FSK377

12.2.2　M—PSK377

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　COFDM397

12.7　RS码398