《现代电视原理》 姜秀华 部分习题解答
注：网络资料整理，木有图，仅能满足部分需求。
第一章作业答案 上p16-17
4, 根据:V (λ)=P(555)/ P(λ) 则 P(λ)=P(555)/ V(λ)
又根据:k (λ)=1/ P(λ)
则 k (420) / k (555)=V(555) / V(420)=1 / 0.004=250
即λ=420nm紫光的幅射功率应为λ=555nm黄绿光的250倍.
6,亮度层次n,对比度C,最小灵敏度阈δ=0.05
根据n=(2.3/ δ)lgC
计算出20与33之间的对比度:C=1.65;亮度层次:n=10
33与51之间的对比度:C=1.54;亮度层次:n=8.6
51与73之间的对比度:C=1.44;亮度层次:n=7.3
73与100之间的对比度:C=1.3;亮度层次:n=5.2
可见,20与33之间可分辩的亮度层次最多.
8,原景物对比度为:C=Bmax/Bmin=9000/300=30,
根据n=(2.3/ δ)lgC, 取最小灵敏度阈δ=0.05,则
n=68;
再根据C=30,求出重现图像的Bmin,Bmin= Bmax/C=95.3/30=3.18
因此有环境光后,重现图像对比度为:
C=(Bmax+Bφ)/(Bmin+ Bφ)= (95.3+5)/( 3.18+5)=12.26
n=(2.3/ δ)lgC=50
9, 当有光脉冲刺激人眼时,视觉的建立和消失都具有一定的滞后,这种效应称为视觉惰性.
在荧光屏上,电视图像是数十万个象素按一定顺序轮流发光形成的,人们看到的则是每幅完整的画面在整体发光,这即是视觉惰性作用的结果.另一方面,电视图像是一幅幅静止的画面以每秒多于25幅的重复频率轮幅映现在荧光屏上的,而人们会获得一幅连续画面的印象感觉,这也是视觉惰性作用的结果.
11,根据电视屏幕的临界闪烁频率经验公式:
fc=9.6lg(Bmax-Bmin)+26.6(HZ)
将Bmax=200,Bmin=5代入,得出:
fc=48.5 HZ > 45.8 HZ ,可见没有闪烁感觉.
14,运动物体在两幅画面上的距离为:
d = 0.1/20 = 0.005(m)
可以求出运动物体对人眼的张角为:
θ= 3438d / L = 3438×0.005/2 = 8.6'> 7.5'
故运动物体呈现的是跳跃式运动.
19,因为θ= 3438d / L=1.5',所以d = 1.5L/3438,
又因为L/h=4,
则人眼在垂直方向上能分辨的黑白相间的线数为:
h/d = h/(1.5L/3438)=3438h/1.5L=3438/(1.5×4)=573
21,625/50系统一幅图像的像素数为:720*576,
若传送由15*18个像素组成的汉字,则可以计算出:
水平方向能传:720/18=40(个),
垂直方向能传:576/15=38.4(个),
所以一幅图像最多能传这样的汉字为:
40×38=1520(个)
24,
27,扫描光栅的水平宽度与垂直高度之比称为光栅的帧型比.
显像管中通过调整水平扫描和垂直扫描电流的峰-峰値保证扫描光栅的帧型比符合要求.
34, 与逐行扫描相比,隔行扫描可在保证图像分解力无甚下降和画面无大面积闪烁的前提下,将图像信号的带宽减小一半.由于毕竟是隔行扫描,因此仍存在行间闪烁及奇偶场光栅镶嵌不理想时的局部并行甚至完全并行等现象的缺点,而且当物体沿水平方向运动速度足够大时,图像的垂直边沿会产生锯齿现象等.但对在正常距离观看,扫描电路工作量好几景物运动速度为一般时的图像,隔行扫描的优点是大大超过其缺点的.
36,(1)求正程扫描的行数,
一场扫描的行数为:Tv/TH=15625/50=312.5(行)
一场正程扫描的行数为:312.5*(1-0.08)= 287.5(行)
则一帧正程扫描的行数为:287.5*2=575(行)
(2)奇或偶场内相邻两行间的节距为:
40/287.5 = 0.14(cm)
(3)奇,偶场之间相邻行间的节距为:
40/575= 0.07(cm)
第一章作业答案 下p29-30
3,26in电视机的高度为:
h=26*2.54*(3/5)=39.6(cm)
为保证在距离1.5米处观看,需要的最大扫描行数为:
Zmax = h/d = h/(1.5L/3438)=3438h/1.5L=(3438×39.6)/(1.5×150)≈606(行);
视频信号的最高频率为:
=. KH = (1/2)*(4/3)*6062*(50/2)*0.7/(1-18%) = 4.28 (MHz)
4,我国电视标准行扫描正程为52μs,则传送八条等宽的灰度图案,扫描一条灰度所需的时间为:
52/8 = 6.5(μs)
23,系统分解力是指电视系统分解与综合图像细节的能力.
沿画面垂直方向分解图像细节的能力称为垂直分解力.
理想垂直分解力是指电视系统理想的垂直分解力等于有效扫描行数.
27,电视图像信号的频谱指在其频带内图像信号所含各频率成份的能量分布,即各频率成份的相对幅度.
图像信号的频谱分布规律是离散而又成群的(称为梳状结构),能量仍集中于以行频及谐波为主谱线的附近,且谐波次数n越大,谱线的幅度即能量越小,在每群谱线之间至少有1/3空隙的带宽资源可利用.
原因是电视图像对景物的分解与综合总是由扫描电路一行行,一场场有规律的进行,行场扫描有固定的周期,故图像信号也有一定的规律性,周期性.此外,画面上图像的内容在左右象素之间,上下像素之间总存在着一定的相关性.因此,通过分析得到了电视图像信号的频谱分布规律.
33,(1)水平分解力为:4×104=416(TVL)
(2) 根据公式=求该电视系统理想的上限频率,其中:
Z=2Tv/TH =2×20000/64=625(行)
β= Tvr/Tv =2/20=0.1
α= THr/ TH = 8/64=0.125
l/h =16/9
fF = 1/(20*2)=25(Hz)
所以:
== (1/2)*(16/9)*6252*25*(1-0.1)/(1-0.125)=8.93(MHz)
当传送560条垂直相间的条纹时,可计算出所需要的带宽为:
560/104 =5.4(MHz)
可见,该电视系统的上限频率为8.93MHz,能够清晰地传送560条垂直相间的条纹.
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4,复合同步脉冲的作用:为接收端提供或传递行扫描和场扫描的基准信息.行同步脉冲的前沿表征行逆程的起始时刻;场同步信号前沿表征场逆程的起始时刻.接收端以它为基准恢复产生行扫描和场扫描,就能使收发两端的行场扫描既同频又同相,即实现扫描的同步.
行同步脉冲波形见课件图2-1-3.
场同步脉冲波形见课件图2-1-3.
10,槽脉冲的作用:在场同步期间提供行同步的信息.
槽脉冲的参数:槽宽4.7μs,每半行一个,每场5个.
前均衡脉冲作用:减小两场场同步前距离前一个行同步信号一行(奇数场)和半行(偶数场)造成的积分电平差,使两场图像镶嵌更完善.
前均衡脉冲参数:脉冲宽2.35μs,每半行一个,每场5个,出现在场同步脉冲前.
后均衡脉冲作用:为使复合同步脉冲波形对称.
后均衡脉冲参数:脉冲宽2.35μs,每半行一个,每场5个,出现在场同步脉冲后.
16,波形 扫一条灰度条所用的时间为:
52μs/8=6.5μs.
17, 垂直分解力: M=1250×92%=1150TVL
水平分解力: N=1150×16÷9=2044 TVL
信号带宽: B==38.9(MHZ)
20, 行消隐脉冲提供每行行消隐的时间,宽度,时间出现在一行结束,需消隐电子束的时间,行消隐宽度为12μs,每行一个.其电平可以是黑电平也可以规定比白电平低0～5mV.行同步脉冲每行一个,出现在行消隐期间,其前沿比行消隐起始时刻推迟1.5μs,称为行消隐前肩,目的为保护行同步脉冲的前沿,保证行同步的准确性.其电平范围出现在比黑还黑即与图像信号相反的电平范围内,幅度为0.3V,宽度为4.7μs.可见行消隐后肩为:12-1.5-4.7=5.8μs,行消隐后肩可用来传送其它辅助信息,如以后在彩色电视信号中的色同步信号.
23,
第三章作业答案
3, CCD摄像器件是由几十万个单元按一定排列制成的有序阵列.每个单元结构为由金属,绝缘层,半导体构成的称为MOS结构单元.每一MOS单元构成一个像素.
MOS 单元结构的金属电极称为栅极G.当由P型半导体构成的MOS单元的栅极G上加正电压VG时,在绝缘层界面下的P型半导体内部的空穴被排斥,在绝缘层会形成一个空间电荷区,也称耗尽层.其特点是VG越高,耗尽层深度越深,电子有向电子势能低处移动的特点.因此耗尽层对电子象一个陷阱一样,故称为电子势阱.电子势阱中可以存放电子.
电子势阱的特点是,VG越高,势阱深度越深.VG越低,势阱深度越浅.势阱中的电子有向势阱深处移动的特点.
电子势阱中存放的电子是通过光注入或电注入方式注入的外来信号电荷.电荷量的大小由外来信号决定,与栅极所加电压无关.
4,CCD摄像器件中电荷转移是通过时钟脉冲有规律的组合,变化实现的.
三相时钟转移方式的原理和过程见课件中图4-1-3.
7, 一个CCD摄像器件感光面中,有几十万个独立的铝电极,对应着几十万个像素和势阱,在景物像的作用下,各像素的CCD表面上有不同的光强照射,在受光照的 CCD表面附近由光子激发出其数量与光强成正比的电于—空穴对,多数载流子的空穴被排斥走,少数载流子的电子则被收集入该像素表面下的势阱内,成为光电荷注入,这就是CCD摄像器件的光电变换过程.
每个像素下面势阱内的电荷包通过转移后,转移到最后一个MOS单元结构后需要输出到外电路,常用的电路结构方式是反偏二极管CCD输出方式(如图所示).即在CCD转移的最后一个电极之后由集成电路工艺生成一个输出栅OG,在输出栅OG之后再构成一个反偏二极管,输出栅上加的电压VoG为恒定值,等于时钟脉冲电压高,低电平的平均值;反偏二极管上加的电压V+比较高,故其耗尽层厚度大.因OG电极旁有更深的反偏二极管势阱存在着,所以转移到此的电荷包立即通过OG电极下的沟道流入二极管的深势阱中.进入二极管的电子电荷都通过电容C流向电源V+,使电容 C瞬间充电.充电量大小与该瞬电荷包的电量成比例,故而在电容C下端输出一个负尖脉冲,脉冲幅度正比于相应像素上的光通量.这样,一个负极性的图像信号就通过电容C输出了.
8,线阵式CCD原理见课件中图4-2-1.
11,FI CCD电荷转移原理及过程见课件中图4-1-4.
FIT 的工作原理综合了IT和FT的优点,即场消隐期间感光区的电荷包先瞬间转移入垂直移存器,而后又很快转移入存储部分,在场正程期间,象IT一样感光区重新积累电荷包,又像FT一样地从水平移存器中一行行的输出信号.由于电荷包从感光单元中转移到遮光的垂直移存器极为迅速,仅约1us,所以不需要机械快门. 而从垂直移存器移进存储部分也可在很短时间内完成,故不会出现高亮点垂直拖道.可见,它具备了FT CCD方式和IT CCD方式的优点.
12,电子快门指利用电子技术使摄像机拍摄一幅画面的时间小于正常的时间,即采用电子快门摄像机拍摄一幅画面的"曝光"时间小于正常的"曝光"时间.
CCD 器件中实现高速电子快门的方法是:将一场中积累的电荷包分两次读出,第一次读出的电荷包通过溢流沟道上加以高电位将其释放掉,舍弃后再重新积累,到达场消隐期时正式读出再积累的电荷包,用于形成图像信号,有效积累时间为电子快门的时间.在一场时间中,第二次正式读出的电荷积累时间越短,电子快门的速度越快.
为了保证输出信号有足够的信噪比,电子快门只有在高照度下才适宜应用,快门时间越短,需要景物的照度越高.
第四五章作业答案
2,电视信号传输有:地面开路传输方式,有线电视――提供电缆或光缆闭路传输方式,卫星传输方式――通过卫星转发将电视信号传输的方式.
电视信号的地面无线电开路传播采用米波段(VHF)或分米波段(UHF),采用残留边带调幅方式发射,是一种视距传输.共68个频道.
有线电视传输方式是利用电缆或光缆进行闭路传输,利用电缆为传输媒介是用米波段或分米波段,采用残留边带调幅方式;利用光缆为传输媒介可用光波进行传输,调制方式可采用数字调制,但到用户端是必须转换为残留边带调幅方式.除68个频道外,还增加增补A和增补B频道.
电视信号卫星广播传输方式,采用调频方式.目前我国采用的有C波段和Ku波段.接收端必须转换为残留边带调幅方式给接收机.
6,残留边带调幅是指传输一个完整的边带(例如上边带)和一个限带的边带(例如部分下边带)的调幅方式.实际上是将一个双边带调幅信号通过一个滤波器滤掉一部分下边带形成残留边带调幅信号进行传输.
残留边带调幅方式可以满足既减少带宽又使接收机解调方式简单的实际需求.
11,我国采用全电视信号负极性调制方式.
已调波波形如下:
12,伴音信号采用调频方式.
由于音频信号频带较窄,而电视广播的载波频率很高;再有调频方式有许多优点,因此伴音信号采用调频方式传输.伴音信号采用调频方式的优点有:
1)在获得相同信噪比的情况下调频信号的发射功率比调幅信号的小很多.
2)调频信号的抗干扰能力强.
3)调频信号的调频指数大时信噪比高,音质好.
4)调频信号的载波幅度恒定,发射机设备利用率高.
5)伴音与图象信号采用不同的调制方式,对减少二者之间的干扰有利.
13,一行射频电视图像信号示意波形图及相对电平值见11题.
在我国电视伴音中,采用调频方式,载频6.5 MHZ,基带信号40Hz~15KHz,最大频偏±50KHZ,伴音射频信号的频带是:6.5 MHZ±65 KHZ,预加重参数=50us.
16,电视频道是指一路图像信号与其对应的伴音信号在两个通道分别对各自的载波进行调幅和调频后形成的射频信号.
我国一个电视频道占用的频带图及对应的参数如下:
19,电视制式是指一个电视系统所包含的各种参数的总和.
电视制式的参数大致包括:黑白电视广播中的电视制式中的参数,即扫描参数(例如625行50场,2:1隔行),视频带宽(例如6MHZ),射频带宽(例如8 MHZ),调制极性(例如负极性),伴音载频与图像载频频率差(例如6.5 MHZ)以及伴音调制方式(例如调频),再彩色电视广播中的色度调制方式(例如PAL制)等.
我国的黑白电视广播是D,K制;彩色电视编码采用PAL制,故为PAL-D制.
22,根据电视信号地面传输距离的计算公式:
已知h1=500m,h2=50m, R=6370km 代入上式得到:
L1=78.8km,L2=25.2km,
所以,最远的收发距离为:L1+L2=104(km)
第六章作业答案
2, 电子枪的作用:电子枪用来发射电子束,聚焦电子束,加速电子束,调制电子束.阴极受灯丝加热发射出电子束;通常控制栅极接地为零电平,图象信号加在阴极, 使得电子束的大小受图像信号的调制,荧光屏发光点的亮度随图像信号的幅度而变,形成有明暗层次的黑白图像.加速极及高压阳极等对发射出的电子束加速,使之按一定的速度轰击荧光屏.
对电子枪的要求:能产生足够大的高速电子束,以便在荧光屏上激发出足够高的亮度;有足够细小的电子束聚焦点,以获得高的分辨力;有陡峭的调制特性曲线以获得较高的电—光变换效率.
通常显像管的电子枪有四极式和五极式,五极式电子枪的结构包括:灯丝,阴极,控制栅极,加速极,第二,第四阳极和第三阳极.各部分的作用和电压如下:
(1)灯丝:通电后加热阴极.
(2)阴极(K):被灯丝加热后发射电子,信号电压一般加在该极上,为负极性信号,称为负极性激励.
(3)控制栅极(G):也称调制极,一般加固定负电压或接地为0V,以与阴极间的电位差控制电子束的大小.当两者间电位差负到一定程度时(例如-40V～-90V)可使电子束截止,称为截止电压.
(4)加速极(A1):也称第一阳极,通常加300 V～450V的电压,既可加速电子束,又与控制栅极和阴极组成电子光学透镜聚焦电子束.
(5)第二,第四阳极(A2):当中间有第三阳极(聚焦极)时,两者在电气上相连,加有同一直流高压.其作用:一是第二阳极与加速极组成一个预聚焦电子光学透镜;二是两极与中间的聚焦极共同组成主聚焦电子光学透镜.第四阳极通过几条金属弹簧片与锥体内壁上涂敷的石墨导电层连通,并由锥体壁上的高压嘴引至管外的高压帽上,加入高压,所以第二,第四阳极都属于高压阳极,它们加有(8000～16000)V直流高压.
(6)第三阳极(A3):在第二和第三阳极之间为聚焦极,通常加100V～450V的可调电压,起聚焦调节作用.
4, 折射定理:
电子在电场中运动,穿过不同的等位面时会发生折射,电子折射定理是:
规律是:电子在加速场中从低电位向高电位倾斜于电场方向运动时,折射角小于入射角,即电子将偏向于等位面的法线.
7,
