(一)電視廣播過程

    電視廣播是在無(wú)線電廣播和電影的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。

    無(wú)線電廣播是利用話筒把聲音變成音頻信號(hào), 再用此信號(hào)去調(diào)制載頻,經(jīng)放大后從發(fā)射天線發(fā)送出去。這個(gè)已調(diào)載頻信號(hào)被收音機(jī)天線接收后, 經(jīng)過變頻、中放、檢波, 還原成音、頻、電信號(hào),再經(jīng)音頻放大后加到揚(yáng)聲器上,還原成聲音。

    電視廣播與無(wú)線電廣播在發(fā)送與接收的程式上基本相同, 所不同的是:電視廣播不僅要傳送聲音, 而且, 更重要的是要傳送活動(dòng)的圖像;在圖像發(fā)送與接收過程中, 要利用攝像管把圖像變成電信號(hào),還要利用顯像管把電信號(hào)還原成圖像。

    如何利用無(wú)線電波來(lái)傳送活動(dòng)的圖像呢?這要從電影談起。

    我們看到的電影是活動(dòng)的影像,而實(shí)際上, 影片是由一幅幅靜止畫面組成的,而且相鄰兩幅畫面的圖像內(nèi)容差不多。如果把這些畫面以較快的速度連續(xù)放映,則由于人眼的視覺暫留特性, 看起來(lái)就成了活動(dòng)的圖像。

    所謂視覺暫留特性,就是指人眼在觀察物體或圖像時(shí), 盡管外界圖像已經(jīng)消失,但人的視覺還把這個(gè)圖像保留一段時(shí)間的特性。例如,夜間用點(diǎn)燃的香煙快速地劃圓圈, 我們看到的不是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的光點(diǎn),而是一個(gè)亮圈, 這就是視覺暫留特性所致。

    早期的電影每秒放映24幅畫面, 使人有閃爍的感覺。現(xiàn)代的電影,每秒鐘放映48幅畫面(每幅畫面放二次),克服了這種毛病。

    電視廣播又是怎樣傳送活動(dòng)圖像的呢?我們從報(bào)刊雜志上的照片可以看出,每一幅照片都是由許多亮暗不同的小點(diǎn)組成的, 這些小點(diǎn)我們稱為“像素”。在同一幅畫面上像素越多,圖像越清晰。電視廣播就是利用這一道理, 將一幅圖像分解成為許多亮暗不同的像素,一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)、一行一行地順序傳送,就像人看書一樣, 從左到右, 一個(gè)字一個(gè)字, 從上到下,一行一行地閱讀。如果把這些像素信息按時(shí)間順序依次傳送和接收, 當(dāng)傳送和接收速度足夠快時(shí),由于人眼的視覺暫留特性, 在接收端我們看到的就猶如一幅完整的畫面。如果這一幅幅畫面一幅接一幅地傳送和接收, 像電影一樣,那么在接收端我們就會(huì)看到活動(dòng)的圖像。這里應(yīng)該指出的是,電影放映的是一幅幅完整的畫面, 而電視傳送的是一個(gè)個(gè)的像素。所以接收端重現(xiàn)像素必須與發(fā)送端像素保持步調(diào)一致, 否則就無(wú)法重現(xiàn)圖像。

    (二)光電轉(zhuǎn)換過程

    如上所述,電視機(jī)圖像的傳送采用了光電轉(zhuǎn)換原理。任何黑白圖像都是由許多明暗和疏密不同的點(diǎn)子(基本單元)組成,這些點(diǎn)子稱為像素或像點(diǎn)。如果用放大鏡仔細(xì)觀察報(bào)紙上的傳真照片,就會(huì)看到這些像素。

    顯然, 一幅圖像的像素越小, 單位面積的像素越多, 呈現(xiàn)圖像的細(xì)節(jié)就越分明, 畫面也越清晰。35毫米電影膠片, 一張畫面約有百萬(wàn)個(gè)像素, 所以看電影覺得很清晰、逼真。根據(jù)我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn),每幅畫面采用625行, 即在畫面的垂直方向有625個(gè)像素。由于顯像管熒光屏寬高比為4∶3,所以在畫面的水平方向上有625×4/ 3個(gè)像素,于是, 整幅畫面在理想情況下的像素為625×625×4/3=52(萬(wàn)個(gè))。

    有這么多像素,圖像清晰度是比較高的。實(shí)際上, 考慮到掃描的逆程等因素,一幅畫面的有效像素約為40萬(wàn)個(gè)。

    電視廣播就是把要傳送的圖像分割成像素, 并把這些明暗不同的像素變成強(qiáng)度不同的電視圖像信號(hào)傳送出去, 在接收端再將這些電信號(hào)還原為光的圖像。

    在電視發(fā)射端,利用電視攝像機(jī)的鏡頭將要拍攝的景物成像于光電靶上,光電靶面內(nèi)壁涂有一層感光材料, 當(dāng)景物圖像亮暗部分的不同光線反射到靶面上時(shí), 靶面上各點(diǎn)受到不同的光強(qiáng)度作用而有不同的電位,對(duì)應(yīng)于光線強(qiáng)的點(diǎn), 電位高;對(duì)應(yīng)于光線弱的點(diǎn),電位低。這樣, 就把亮暗的光圖像轉(zhuǎn)換成電位的不同。當(dāng)攝像管的電子束掃描到靶面上時(shí), 掃到電位高的點(diǎn), 電流大, 掃到電位低的點(diǎn),電流小, 這個(gè)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí)便產(chǎn)生相應(yīng)的高低電壓, 這樣,就實(shí)現(xiàn)了把景物亮暗的光像變?yōu)殡妷焊叩?或電流大小)的電圖像的轉(zhuǎn)換過程。

    當(dāng)景物亮?xí)r,電流大, 負(fù)載上壓降也大,輸出端電位就低;景物暗時(shí),電流小, 負(fù)載上壓降也小,輸出端電位就高。輸出電位高低恰與圖像亮暗相反,這種圖像信號(hào)稱為負(fù)極性圖像信號(hào), 圖1- 1- 2就是負(fù)極性圖像信號(hào)。反之, 輸出電位的高低分別與圖像的亮暗相對(duì)應(yīng)時(shí),稱為正極性圖像信號(hào)。我國(guó)電視廣播是采用負(fù)極性圖像信號(hào)。

    在電視發(fā)送端, 利用攝像管完成光- 電轉(zhuǎn)換, 那么, 在電視接收端,則利用顯像管完成電- 光轉(zhuǎn)換。

    光物(如硫化鋅等)成為熒光屏。當(dāng)電子束沖擊熒光屏?xí)r, 熒光屏便發(fā)光,其發(fā)光強(qiáng)弱取決于沖擊電子束的數(shù)量和速度。只要用代表圖像的電信號(hào)去控制電子束的強(qiáng)弱, 則在熒光屏上便完成電-光轉(zhuǎn)換,重現(xiàn)電視圖像。顯像管是利用熒光效應(yīng)工作的, 在顯像管的玻璃屏上涂上熒光物(如硫化鋅等)成為熒光屏。當(dāng)電子束沖擊熒光屏?xí)r, 熒光屏便發(fā)光,其發(fā)光強(qiáng)弱取決于沖擊電子束的數(shù)量和速度。只要用代表圖像的電信號(hào)去控制電子束的強(qiáng)弱, 則在熒光屏上便完成電-光轉(zhuǎn)換,重現(xiàn)電視圖像。

    (三)電子掃描

    一幅電視圖像包含幾十萬(wàn)個(gè)像素, 如何把這些像素所對(duì)應(yīng)的電信號(hào)傳送出去呢?

    如果每個(gè)電信號(hào)都對(duì)應(yīng)一個(gè)信道,就可以把它們傳送出去, 稱同時(shí)傳送法。但這樣一來(lái), 幾十萬(wàn)個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的電信號(hào)則需要幾十萬(wàn)個(gè)信道來(lái)傳送,在實(shí)際應(yīng)用中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

    如果按一定的順序從左到右, 從上到下將每個(gè)像素轉(zhuǎn)換成電信號(hào)逐個(gè)傳送, 稱順序傳送法。顯然, 這種方法只需一個(gè)信道傳送,在技術(shù)上是容易實(shí)現(xiàn)的。電視信號(hào)的傳送就是采用這種方法的。

    順序傳送法要求在接收端也按同樣的順序把電信號(hào)在熒光屏的相應(yīng)位置轉(zhuǎn)換成光圖像。既然傳送和接收是逐個(gè)像素進(jìn)行的,那么,在屏幕上重現(xiàn)的圖像是否為一個(gè)一個(gè)的光點(diǎn)呢?只要傳送信息的速度足夠快,人眼觀看到的仍是一幅完整的圖像。這是因?yàn)槿搜塾幸曈X惰性,當(dāng)人眼所觀看的光點(diǎn)消失時(shí), 在眼睛感覺中仍可保留一瞬間,大約有0.05～0.2秒, 然后逐漸消失。同時(shí)熒光粉的發(fā)光也有一定的余輝特性。所以只要順序傳送的一幅圖像從第一個(gè)光點(diǎn)出現(xiàn)至最后一個(gè)出現(xiàn)的時(shí)間間隔, 比視覺惰性和余輝時(shí)間短,人們便會(huì)感到圖像是完整的。

    順序傳送中,從左到右、自上而下按一定順序?qū)D像分解傳送的過程稱為掃描。

    同時(shí),在接收端, 把順序傳送的電信號(hào)復(fù)合重現(xiàn)圖像的過程也稱為掃描。

    1.逐行掃描

    順序傳送中,電子束沿畫面自上而下一行緊接一行地從左到右掃描時(shí),就可以將整個(gè)畫面掃完, 這種掃描方式稱為逐行掃描如圖1- 1- 3所示。采用這種掃描方式, 如果每秒傳送25幀圖像,會(huì)有閃爍現(xiàn)象;如果每秒傳送50幀, 又會(huì)使電視信號(hào)所占頻帶太寬,所以, 廣播電視中不采用這種掃描方式。怎樣既能使頻帶不太寬,又不會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象呢?采用隔行掃描方式, 可以解決這個(gè)問題。

    2.隔行掃描

    把一幀圖像分為兩場(chǎng)掃完。電子束首先掃描一幀圖像中的1、3、5、7等奇數(shù)行,形成奇數(shù)場(chǎng)圖像, 然后再掃描該圖像中的2、4、6、8等偶數(shù)行,形成偶數(shù)場(chǎng)圖像, 如圖1- 1- 4所示。奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)鑲嵌在一起,由于人眼的視覺特性, 人們看到的是一幅完整的圖像。這樣一來(lái),就把25幅圖像變成50幅圖像了,使每秒發(fā)送和接收的圖像幅數(shù)提高了一倍,既消除了閃爍現(xiàn)象, 又沒有使設(shè)備增加帶寬(因?yàn)槊繋袼夭⑽丛黾?。隔行掃描的關(guān)鍵是要保證偶數(shù)場(chǎng)正好鑲嵌在奇數(shù)場(chǎng)之間,否則會(huì)產(chǎn)生并行, 降低圖像清晰度。

    要保證掃描行準(zhǔn)確,必須采取兩種措施:其一是選擇每幀行數(shù)為奇數(shù),我國(guó)電視為每幅圖像625行;其二是在全電視信號(hào)中增設(shè)均衡脈沖。