电视机原理课程设计
姓名：王冠南
南京信息工程大学滨江学院 系电子信息工程，南京 210044
摘要：“电视信号接收机”的通称。用电的方法即时传送活动的视觉图像。同电影相似，电视利用人眼的视觉残留效应显现一帧帧渐变的静止图像，形成视觉上的活动图像。电视系统的发送端把景物的各个微细部分按亮度和色度转换为电信号后，顺序传送。在接收端按相应的几何位置显现各微细部分的亮度和色度来重现整幅原始图像。接收电视广播的装置由复杂的电子线路和喇叭、荧光屏等组成。其作用是通过天线接收电视台发射的全电视信号，再通过电子线路分离出视频信号和音频信号，分别通过荧光屏和喇叭还原为图像和声音。有黑白电视机和彩色电视机两种。彩色电视机还有还原色彩的功能。
关键词：视觉 、图像、信号
1引言
1883年，德国电气工程师尼普柯夫（Paul Nipkow）用他发明的“尼普柯夫圆盘”使用机械扫描方法，作了首次发射图像的实验，每幅画面有24行线，且图像相当模糊。“尼普柯夫圆盘”也成了电视的老祖宗。
第一台真正意义上的电视于1925年问世，英国发明家约翰·贝尔德（John Baird）在“尼普柯夫圆盘”的基础上，发明了机械扫描式电视摄像机和接收机，并首次在相距4英尺远的地方传送了一个“十”字影像，宣告了世界首台电视的诞生，贝尔德也因此被称为“电视之父”。但机械电视存在着清晰度和灵敏度低下的致命缺陷，很快被随后出现的电子电视所取代。
1931年，美国科学家兹沃雷金（Vladimir Kosma Zworykin）制造出比较成熟的光电摄像管，即电视摄像机，并在一次试验中将一个由240条扫描线组成的图像传送给4英里以外的一台电视机，再利用镜子把9英寸显像管的图像反射到电视机前，完成了使电视摄像与显像完全电子化的过程。随着电子技术在电视上的应用，电视开始走出实验室，进入公众生活之中，开始成为真正的信息传播媒介。而阴极射线管（Cathode Ray Tube）也开始作为电视的核心部件，一直沿用至今，使用阴极射线管为显像部件的电视，被简称为CRT电视。
在当前，老百姓家中的电视较之前的老古董，不论是清晰度还是色彩，都有了巨大的飞跃，目前市场上主流的电视类型，除了已显老态的CRT电视在慢慢淡出市场外，液晶电视和等离子电视正迅速成为消费者所青睐的对象。
1888年，奥地利植物学家发现了一种白浊而有粘性的液体，后来德国物理学家发现了这是一种介于固
态和液态之间，具有规则性分子排列的有机化合物，如果把它加热会呈现透明状的液体状态，把它冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态，由此而取名为Liquid Crystal，即液晶。液晶显示设备也就是LCD（Liquid Crystal Display）。液晶电视的基本原理是对两面玻璃之间的液晶施加电压，从而控制分子的排列变化和曲折变化，屏幕通过电子群的冲撞，制造画面并通过外部光线的透视反射来形成图像。世界上第一台液晶显示设备出现在20世纪70年代初，时至今日，液晶电视已经占据了平板电视市场的最大份额。
1964年7月，美国伊利诺伊州立大学的科学家们首次提出PDP等离子体显示的概念。PDP全称是Plasma Display Panel，即我们所说的等离子。PDP是一种利用惰性气体电离放电发光的显示装置。同LCD一样，PDP也属于矩阵模式显示设备，面板由一个个规则排列的像素单元构成，每个像素单元对应一个内部充有氖、氙混合气体的等离子管密封小室来作为发光元件。当向等离子管电极间加上高压后，小室中的气体就会发生等离子体放电现象并产生紫外光，进而激发前面板内表面涂有的红、绿、蓝三基色荧光粉发出相应颜色的可见光来形成图像。
现代科技的发展速度超乎想象，未来电视会是什么样的呢？这个话题不但具有挑战，更带有一丝神秘。人们对生活品质的追求是没有止境的，未来电视肯定会满足各类人士的不同需求：可能是智能的、便携的、超大的……想像是无穷无尽的，什么样的要求也不显过分。
而在可预见的未来几年里，电视将继续向着超大化、便携化、轻薄化、节能环保化等几个方向发展。目前非常有希望成为下一代显示标准的技术，当属OLED（Organic Light Emitting Display），即有机发光二极管。OLED属于主动发光，其正极是一个薄而透明的铟锡氧化物(ITO)，阴极为金属组合物，而将有机材料层(包括电洞传输层、发光层、电子传输层等)包夹在其中，形成一个“三明治”。接通电流，正极的电洞与阴极的电荷就会在发光层中结合，产生光亮。根据包夹在其中的有机材料的不同，会发出不同颜色的光。OLED电视具有厚度薄、对比度高、色彩丰富、分辨率高、视角宽广等特点。 正文:
2、黑自电视系统组成原理
2.1图像分解与顺序传送
语言广播基于声电转换原理。各种声音作用于人耳的声强是时间的单值函数，故声音电信号是关于时间的一维函数，即Ｖ=ｆ(ｔ)。这种电信号容易传送。而图象信号则不然，景物各点的亮度不同，是随空间位置变化的，且每一点的亮度又随时间而变化，故景物之亮度Ｂ是空间坐标ｘｙｚ和时间ｔ的思维函数， B= f(ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）
上式为黑白立体图象信号表达式。对平面图象而言有 Ｂ=（ｘ，y，ｔ）
因此，即使传遂平面图象信号也不容易，因任一平面均为无穷个点之集合，对于任一时刻ｔｏ，B=，(ｘ，ｙ，ｔo)拥有无限大的信息量。
仿“传真”技术，将平面图象分解成若干个小面积之和。当这些小面积小于一定程度时，由于人眼分辩黑白细节能力是有限的，故它在人眼看来是一个点。它们是组成图象的基本元素。用这些象素的亮度变化，代替整幅平面图象的亮度变化，这实质是对图象信号的空间抽样，将静止图象的信息从无限变成有限。按我国的电视制式计算，一幅静止电视图象约包含48万个象素，传送这些象素的 方法有两种：其一是同时传送，即采用48万个信道，对各象素的亮度分别进行传 送，这在实际中显然是办不到的。其二是顺序传送，如下图所示系统。
将平面图象各象素的亮度按一定顺序转变成电信号，一个接一个地传送出去，在接收端按相同顺序在同幅型比之平面上恢复发端图象。当其传送速度快到一定程度时，由于视觉惰性和发光材料的余辉特性，我们将会感到整幅图象是同时发光而无顺序感，这就完成了一幅平面静止图象的传送。对于活动图象，任一瞬间都有一幅对应的静止图象，在任一有限时间内将包含无穷多幅图象。利用视觉的惰性，电影技术每秒钟只传送24幅连续静止图象便可以获得活动图象，故广播电视每秒也只传送25帧（幅）或30帧图象，亦可得到活动的电视图象。这种方法可以看作是对活动图象信号的时间抽样。对图象信息的空间抽样和时间抽样极大地压缩了被传送的图象信息，使之从无限变成有限，从而达到技术可以传送的程度。图上所示开关Ki和K2是一种同步控制开关，当Ki和K2按相同顺序依次接通收发两端对应象素时，发端图象的亮度分布就传送到收端并重现于显示平面上。实际顺序传送系统中的开关是由电子束扫描来实现的，其扫描顺序如看书的视线一样，从左至右，从上至下，一行行，一页页地扫过。在电视中，从左至右的扫描称为行扫描，从上至下的扫描称为场扫描。
使收发两端的扫描按照相同的规律进行称为同步。显而易见，同步乃是顺序传送的关键，一旦失去同步，收端就无法正确重现发端的图象。
从数学的角度看，扫描就是把空间坐标ｘ和ｙ换成时间ｔ的函数 X=fx(t) Y=fy(t)
将上式代入上式中，平面图象信号能转化成时间的一维函数，即 B=fB(t) 光电转换原理
电视技术传送图象基于光电转换原理。在发端利用摄象器件将景物的亮度变成电信号，在收端采用显象器
件将电信号还原成图象亮度。摄象和显象器件都有直空器件和固体器件之分。本节仅以真空器件（摄象管和显象管）为例来说明光电转换原理。 摄象管
摄象管有好多种，现以光电导摄象管为例说明光到电的转换过程。光电导摄象管的结构如上图所示，它主要由光电靶和电子枪两部分组成。光电靶是由光敏半导体材料制成的，这种材料具有在光作用下电导率增加的特性。需要传送的景物通过光学系统（镜头）在摄象管的光电靶上成象，由于光象各部分的亮度不同靶上各部分（各单元）的电导率也发生了相应的变化。与较亮象素对应的靶单元的电导较大，与较暗象对应的靶单元的电导较小，于是景物各象素的亮度不同变成了靶面上各单元电导的不同， “光象”变成了“电象”。
电子枪的任务是发射电子束，聚焦线圈与偏转线圈产生的磁场，使电子束以聚焦状态按一定规律（即从左到右，从上到下，一行一行地）扫描靶上各点。当电子束接触到靶面某点时，电子枪（阴极）与信号板、负载R1的电源Ｅ尤构成一个回路，在负载RL中就有电流流过，电流的大小取决于光电靶上该点电导率的大小。
因此，当电子束按一定规律在靶面上扫描时，便在负载上集资得到与景物各点亮度相对应的电信号（称为图象信号）。从而完成了将图象分解为象素以及把各象素亮度按顺序转变成为相应电信号的光电转换过程，这一过程又称为图象的摄取过程。
2.2 显象管
在收端是依靠显象管完成电到光的转换。显象管主要由电子枪和荧光屏两部分构成，如图所示。显象管的电一光转换是应用荧光效应。荧光物如硫化锌在电子束的冲击下会发光，其发光强度取决于发射电子的数量与速度，只要用代表图象的电信号去控制电子束的强弱，再控电视摄象管中相同的规律来扫描荧光屏，便能完成由电到光的转换，重现电视图象。
2.2.1电视扫描与同步
电视图象的摄取与重现实质上是一种光电转换过程，它分别是由摄象管和显象管来完成的。顺序传送系统在发送端将平面图象分解成若干象素顺序传送出去，在接收端再将这种信号复合成完整的图象，这种图象的分解与复合是靠 扫描来完成的
2.2.2逐行扫描与隔行扫描
当水平和垂直偏转线圈中同时加入锯齿波电流时，电子束既作水平扫描又作垂直扫描，而形成直线扫描光栅，这称为直线扫描。它分为逐行扫描和隔行扫描两种方式。逐行扫描是一行紧跟一行的扫描。隔行扫描是将一帧画面分成两场扫描，一场扫奇数行，称为奇数场；另一场扫偶数行，称为偶数场。奇、偶两场光栅均匀相嵌，构成一帧完整的画面。由于隔行扫描优于逐行扫描，所以广播电视中都采用隔行扫描方式。 扫描同步原理 一、同步的必要性
同步是指收发两端在同一时刻，必须扫描在几何位置上相对应的象素点。为此，必须要求收、发两端行、场扫描都同步。行同步的条件是行扫描同频率及每行起始和终止时刻相同；场同步的条件是场扫描同频率且每场起始和终止时刻相同。简言之，只有行、场扫描同频同相，收发才能同步；否则，就会失步。下面举例说明。