彩色电视机是在黑白电视机的基础上发展起来的,因此兼容制彩色电视接收机与黑白电视接收机有许多相同的地方,以保证彩色电视机可以接收黑白电视节目,即包括了黑白电视机的全部电路。不同的地方则是彩色电视机特有的基本是分为两部分,一部分用来处理色彩信号,以便从彩色电视信号中取得三基色信号,这部分称为解码器。另一部分是彩色显像管及保证彩色显像管正常会聚和避免几何失真的会聚和校正电路,当采用自会聚显像管时这部分电路可大大简化。彩色电视接收机与彩色电视制式有密切的关系,某一制式的彩色电视信号只能用与该制式相应的接收机来接收。不过,整个电视接收机中真正与制式有关的部分所占的比例并不大,只有解码电路与制式有关。其他绝大部分则是相同或基本相同。目前有些彩色电视机中,为了适应多种制式的接收,还装有两种或三种制式部件,只要变动一下制式转换开关,就可以适应另一种制式的接收。
按各职能来分,由图像和伴音信号通道、解码器图像显示及电源部分所组成。第一部分包括高频调谐器、中频放大器、视频检波器,AGC电路和伴音通道等,其作用是将天线接收到的高频电视信号,经过选频、高放变频、中放后,一路送入视频检波器调出彩色视频信号,另一路送入伴音通道,将二级管混频产生的第二伴音中频信号(6.50MH)放大,鉴频后解调出音频信号,有音频放大器将音频信号进一步放大,以足够的音频功率推动扬声器发出电视伴音。这一部分的电路工作原理与相应的黑白电视机部分相同,不同的是伴音检放和图像检波要分开,由两个二极管分别完成。第二部分解码器有亮度通道、色度通道、解参码矩阵和末级视放等部分组成。其中亮度通道相当于黑白电视机的视防电路,其任务是产生不带色信号的亮度信号,并要求它与色差信号在时间上保持一致,且具有适当的幅度。它主要包括自动清晰度(ARC)电路和副载波吸收电路、亮度放大电路、延时均衡电路等。色度通道主要是由带道发放大,流装载波和U、V同步检波电路组成,任务是产生U、V两个色差信号。副载波恢复电路由色同步选通放大、鉴相器、副载波振荡器、PAL识别电路、电子开关、90移相器等电路组成,它的任务是为U同步检波器提供与电视台同频同相的基准副载波,为V同步检波器提供90副载波。解码矩阵的任务是将Y、U、V不依赖R、G、B三基色信号,经视放未级放大后,送到彩色显像管,产生彩色图像。解码器还包括自动色度控制(ACC)和自动消色(ACK)电路等附设电路。第三部分由彩色显像管机器附属电路,同步扫描电路和会聚、校正电路等组成,其作用是产生光栅,以重现真实、清晰和稳定的彩色图像,这一部分电路的同步扫描电路与黑白电视机相同,只是电压、电流及功率的要求不同。会聚电路和枕形校正电路是彩色电视机所特有的部分,会聚电路的作用是控制电子枪内红、绿、蓝三电子束同时会聚相交于荫罩杉网内对应的孔中,再轰击同一组荧光粉点,使三个基色图像重合在一起,获得良好的彩色图像。枕形校正电路的作用是矫正三电子束在显像管荧光屏上形成光栅时产生的枕形失真。第四部分的电源部分包括整流稳压等提供电视机各部分正常工作所需的直流电压,在电网电压波动和负载变动时,能维持稳定的直流电输出。彩色电视机电源供电方式有多种,其中以彩用开关电源居多。
模拟电视信号与传输。地面(无线电)开路广播:对视频信号的调制采用残留边带调幅;对音频信号的调制方式采用调频。
有线电视广播:视频采用残留边带调幅;音频采用调频。
卫星电视广播:视频采用调频;音频也采用调频。
如果在一个设备或传输系统中使用或处理的是模拟电视信号,则称该设备或系统为模拟电视设备或模拟电视系统。如图在电视技术系统中,摄像部分完成光电转换,传输部分完成电视信号的传输,再由显像部分将电视信号还原成光学图像。整个过程涉及信号形式变换、信号选择与编码、各种参量的确定、失真的校正等一系列传输、处理信息的方法与原理。在传输部分,高频调制和解调技术解决了通过高频电信号附载传送音视频信号的难题。如图1-4所示:
图1-4 模拟电视信号与传输
在此主要分析摄像和显像的原理:(www.daowen.com)
1.光电转换与电光转换技术
光电转换过程即摄像过程。1873年英国科学家约瑟夫·梅证实硒元素具有光电效应(受光线照射后能向外发射电子),即硒可将光能变成电能,在理论上证明了任何物体的影像都可以通过电子信号予以传播,这是电视发明的理论依据。在摄像过程中,被摄影像通过摄像机的镜头(光学透镜)投射在摄像管底部的硒板上,通过电子束扫描,记录下图像映射在硒板上的光线变化。显像时再通过电子束扫描,在荧光屏上还原光线的变化,从而形成图像。20世纪80年代之后,以CCD(Charge Coupled Device)为代表的摄像器件进入实用阶段,这种摄像器件无须电子束扫描就能实现光电转换,而且在体积、重量、功耗等性能方面都明显优于摄像管。目前,CCD摄像机已取代摄像管摄像机。电光转换过程即显像过程,在显示装置上完成,其工作原理与显示材料及结构有关。传统用于电光转换的显示器件主要是CRT(Cathode-Ray Tubes),即阴极射线管显示器,已逐渐退出市场。平板显示器件是近几年发展起来的用于图像显示的主流电光转换器件。这类显示器件在电光转换时不需要电子束的参与,因而也就没有电子枪,整机结构很薄,像一个平板,因而得名。目前平板显示器件主要有PDP(Plasma Display Panels,等离子显示器)和LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)。其中,液晶显视器又存在CCFL(ColdCathode Fluorescent Lamp)和LED(Light Emitting Diode)两种技术产品。
2.图像的传送与扫描
电信号传送时一般采取顺序制传送,即按一定顺序将一个个像素的光学信息轮流转换成电信号,用一条传输通道依次传送出去,在接收端的屏幕上再按同样的顺序将电信号在相应的位置上转换成光学信息。在接收端的显示屏上,尽管各个像素是轮流发光的,但轮换速度很快。由于人眼的视觉暂留现象及发光材料的余晖效应,使前一个发光像素的印象尚未消失,后一个像素又开始发光,结果给视觉造成的感觉是所有像素都同时发光,并不会造成顺序出现的感觉。在顺序制传送系统中,构成一幅画面的所有像素在进行光电转换、传输以及电光转换时都要按照一定的规律进行,实现这一规律的过程就称为扫描。扫描方式主要有逐行扫描和隔行扫描两种。所谓隔行扫描,是指将一帧(frame)电视图像分成两场(field)来扫描,第一场扫描画面的奇数行,第二场再扫描画面的偶数行。逐行扫描是计算机显示系统采用的扫描方式,对电视系统来说,也是一种比较理想的扫描方式。不过,由于对传输通道的带宽要求很高,同时也使电视设备复杂化,因此,在电视技术发展初期并没有成为电视系统的扫描方式。传统电视系统采用的都是隔行扫描。
3.彩色电视的制式
研究发现,所有色彩都是由红、绿、蓝三种颜色混合变化而成的,红绿蓝被称为“三原色”或“三基色”。根据这个原理,人们研制出了彩色电视。彩色电视的原理是:在摄像时,摄像管中有三个电子束同时扫描投射有光图像的硒板,每个电子束分别记录每一个扫描点色彩红、绿、蓝中的一个基色信号,三个基色信号按一定的编码方式被分别传送到接收端在显像管的荧光屏上,每一个扫描点都并列排着三个小的扫描点,每个小扫描点负责显示一种基色信号,每三个小扫描点为一组大扫描点,混合显示出原来图像具有的色彩。在电视信号的传递过程中,将三基色分解与组合为电信号时,不同国家采用了不同的制度和技术标准,这便导致了彩色电视制式的不同。目前,世界上用于广播的彩色电视制式有三种。第一种是NTSC制,1953年起用于美国。
采用美国全国电视系统委员会(National Television System Committee)的英文缩写命名,这种制式电视机成本较低,兼容性较好,缺点是彩色不稳定。联邦德国和一些欧洲国家在NTSC制式基础上进行改进,于1962年研制成功PAL制(逐行倒相制,Phase Alternation line),并投入使用,这种制式的电视机性能最佳,收看效果好,但成本较高。以法国为首的一些国家则在1956年提出、1966年制定了SECAM制(又称逐行轮换、储存、调频传色制,简称调频制),这种制式的电视机较NTSC制效果好,但又不及PAL制,其缺点是成本较高,兼容性差。不同制式的产生是20世纪60年代美、德、法等国在技术上激烈对抗的结果,其技术指标各异,比如NTSC制的帧速率为29.97帧/秒,而PAL和SECAM制为25帧/秒;NTSC制的标准分辨率为720×480,而PAL和SECAM制为720×576。三种制式并存给节目交流带来了诸多不便。我国在黑白电视开播不久便研制出全套国产彩电演播设备和发射机,并于1960年5月1日在北京建成第一个彩电试验台,用NTSC制进行了试播后因国民经济暂时困难“下马”。1969年,彩色电视研究再度展开。经过调研决定暂用PAL制,1982年正式决定PAL制为中国彩色电视的标准制式。
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