第1章电视机工作原理及实训基础知识1.1光学及人眼的视觉特性知识1.1.1光和颜色1.光和颜色的概念从物理学的角度来说，光是某种频率范围的电磁波。电磁波按频率由低到高依次包括了长波、无线电波、红外光波(红外线)、可见光波、紫外光波(紫外线)、X射线与γ射线等，如图1-1所示。其中人眼能看到的那一部分光谱叫做可见光。可见光的波长范围为380～780nm。图1-1电磁波频谱图2.三基色原理根据人眼的彩色视觉特性，在彩色重现过程中，并不要求恢复原景物反射光的全部光谱成分，而重要的是获得与原景物相同的彩色感觉。实践证明，自然界可见到的绝大部分彩色，都可以由几种不同波长(颜色)的单色光相混合来等效，这一现象叫做混色效应。经进一步研究，人们终于得到了一个重要的原理——三基色原理。三基色原理就是指选用相互独立的三种基色，可以按一定比例混合出自然界中绝大多数的彩色，其亮度等于三基色之和，其颜色取决于三基色的比例。三基色原理是彩电技术的基本原理。三基色原理的主要内容是：(1)自然界中的绝大部分彩色都可以由三种基色按一定比例混合得到；反之，任意一种彩色均可以被分解为三种基色。(2)作为基色的三种彩色要相互独立，即其中任何一种基色都不能由另外两种基色混合来产生。(3)由三基色混合而得到的彩色光的亮度等于参与混合的各基色的亮度之和。(4)三基色的比例决定了混合色的色调和色饱合度。彩色电视系统选取哪三基色呢？根据实践，世界各国都选择红色(波长为700nm，代号R)、绿色(波长为546.1nm，代号G)、蓝色(波长为435.8nm，代号B)三种颜色作为三基色，如图1-2所示。为什么选择红、绿、蓝作为三基色呢？这是因为：①红、绿、蓝三色是互相独立的；②人眼对这三种颜色的光最敏感；③用红、绿、蓝三色几乎可以混合出自然界中所有的颜色。1.1.2视觉特性1.视觉灵敏度电视图像是给人看的，研究人眼的视觉特性能使电视机的设计更合理。人眼对不同波长的光的灵敏度是不同的。人眼的这种视觉特性常用视觉灵敏度曲线来描述。图1-3是人眼分别在夜间和白天的视觉灵敏度曲线，也称为国际通用的相对视敏度曲线。对人的视觉灵敏度研究可以得出以下结论：(1)在辐射强度一样的情况下，人眼对不同波长的可见光的亮度感觉是不同的。(2)在三基色中，人眼对波长为555nm的草绿色的光反应最灵敏，其次是红光，最次是蓝光。(3)在可见光谱之外，即使辐射能量再强，人眼也没有反应。该结论被用于彩电的亮度信号设计。2.分辨力人眼分辨图像细节的能力称为分辨力。人眼对图像色彩细节的分辨力远低于对图像黑白细节的分辨力。例如，相隔一定距离观看黑白相间的等宽条子，恰能分辨黑白差别，如果用红、绿相间的同等宽度的条子替换黑白条子，则人眼看到的仅是一片黄色，分辨不出红、绿之间的差别。因此，彩色电视系统中传送彩色图像时，只传送黑白图像细节，而不传送彩色图像细节，这就减少了不必要的信息量，降低了色度信号的频带宽度。3.视觉惰性视觉惰性是人眼的重要特性之一，它反映了主观亮度与光作用时间的关系。当光突然作用于人眼或光突然消失时，人眼的感觉不与光同步，而是遵从图1-4所示的曲线。电视、电影正是利用人眼的视觉惰性骗过了人的眼睛。看似动作连续的电视、电影，实际上只是多张图片的快速切换而已。电影实际上是把一秒钟的连续动作分解成24张胶片进行回放，电视则是把一秒钟的连续动作分解成25幅图像进行回放。1.2电子成像原理1.2.1黑白图像的光电转换1.像素的概念与图像的传送一幅图像所包含的40多万个像素是不可能同时被传送的，只能是按一定的顺序分别将各像素的亮度变换成相应的电信号并依次传送出去；在接收端则按同样的顺序把电信号转换成一个一个相应的亮点重现出来。只要顺序传送速率足够快，利用人眼的视觉暂留效应(即视觉惰性)和发光材料的余辉特性，人眼感觉到的就是一幅稳定而完整的图像。这种按顺序传送图像像素信息的方法，是构成现代电视系统的基础，被称为顺序传送系统。图1-5所示是该系统的示意图。2．电子扫描电子是构成原子的基本粒子之一，质量极小，带负电。电子束是指沿着某一方向运动的电子群。在磁场的作用下，通过电子束的左右移动在屏幕上显示出画面或图形的过程称为扫描。按照电子束的运动方向，将扫描分为水平扫描和垂直扫描。水平扫描是指电子束在垂直磁场作用下的水平运动，又称为行扫描。垂直扫描是指电子束在水平磁场作用下的垂直运动。如果电子束在相互垂直的磁场作用下，既作水平偏转，也作垂直偏转，且电子束水平方向的运动速度大于垂直方向的运动速度，则电子束的运动路径是水平并略向右下方倾斜，如图1-6所示。通常，显示器有隔行扫描和逐行扫描两种扫描方式。逐行扫描是指扫描时从屏幕左上角的第一行开始逐行进行，整个图像扫描一次完成，如图1-6所示。逐行扫描方式下，图像的显示画面闪烁小，