电视图象的基本参量.doc

§1.5电视图象的基本参量
在最理想的情况下，显象管荧光屏上重现图象应该和原景物一样。就是说它的几何形状，相对大小、细节的清晰程度、亮度分布及物体运动的连续感等，都要与直接看景物一样。实际上要做到完全一样是不可能的。对于黑白电视来说，电视图象主要有以下几个参量。
1.5.1图象的几何特性
根据人眼视觉特性，视觉最清楚的范围是在垂直视角约15°、水平视角约20°的矩形面积之内。根据这一特点，目前各国电视机屏幕都采用矩形，宽高比为4∶3；但有些显象管为了节约扫描功率，采用5∶4的宽高比。在高清晰度电视中，普遍认为幅型比取5∶3更为适宜。屏幕的大小常用对角线尺寸来衡量，并习惯于用英寸表示，如9英寸（23cm）、12英寸（31cm）、16英寸（40cm）、19英寸（47cm）等。
另外，电视屏幕上重现图象的形状、大小、相对位置应该与原来景物相似。几何形状的不一致叫图象畸变，畸变程度可用棋盘图形来测定。图1.5-1（a）的电视测试信号发生器发出的棋盘格图形，收端如果正确重现这个图形，则电视系统没有图象畸变。可是，由于行、场扫描锯齿波电流线性不良，如图1.5-1（d）、（e）所示，将会产生图象非线性畸变，如图1.5-1（b）和（c）所示。
对于这类图象的非线性畸变，可以分别用行、场非线性失真系数βH和βV表示，即：

实验表明：当非线性系数小于10％时，观众一般是不会感觉到有图象畸变的。另外，由于显象管或偏转系统不良等原因，还会产生另一种图象畸变，如图1.5-2所示。图（a）称为枕形畸变（失真），图（b）称为桶形失真，可用几何畸变系统Dg表示光栅几何畸变的程度，即：

；（1.5-2）
实验表明：Dg小于3％时，图象几何畸变尚不显著。通常，在接收机的扫描电路中设有校正电路，对上述两种畸变加以校正。
1.5.2图象的亮度、对比度与灰度
一、电视图象的亮度
这里是指图象的平均亮度。根据人眼视觉特性，并不要求电视图象恢复原来景物的亮度，这就给确定电视图象的亮度较大的自由度；但是不同的环境亮度要求电视图象具有不同的平均亮度，以保证重显必需的对比度和亮度层次（灰度），使人们长时间观看时不致于过分疲劳。
根据实际要求，电视图象的平均亮度应不小于30尼特，最大亮度应大于60～150尼特。
二、电视图象的对比度与灰度
图象中最亮处的亮度（Bmax）和最暗处亮度（Bmin）之比称为对比度（C），即：C＝Bmax/Bmin。当计及环境亮度Bφ时的对比度。

因此，观看电视时外界的杂散光线照射到屏幕上，就会使屏幕暗处的亮度增加而造成对比度下降。
电视图象是由许多亮度不同的象素组成的，图象从亮到暗之间的亮度层次称为灰度。如果能分辨的亮度层次越多，图象就显得越细腻、柔和。一般来说，对比度C越大，图象黑白层次应当越丰富。另外，能分辨的黑白层次还受ζ值的限制。若已知图象对比度，根据人眼的对比度灵敏度阈ζ，可以用如下方法计算能分辨的亮度层次。
设图象最小亮度为Bmin=B1，人眼所能分辨的第二级亮度为：
B2＝B1＋ζB1＝（1＋ζ）B1
第三级亮度为：
B3＝B2＋ζB2＝（1＋ζ）2B1
依此类推，所能分辨出的第n级亮度Bn为：
Bn=（1＋ζ）n-1B1＝Bmax
所以对比度

如果对等式两边取对数，经整理后，可得眼睛所能分辨的亮度层次为：

当ζ<<1时，上式简化为：

由上式可知，人眼所能分辨的亮度层次与图象对比度的对数成比例，与对比度灵敏度阈ζ成反比变化。
根据人眼视觉特性，对主观感觉来说，重现图象应与实际景物具有相同的对比度和灰度，这样，就能给人以真实感觉。
实际景物的对比度一般都不超过100。因为，在一定照度下，最后的募过于白石膏，其反向系数接近于1；最黑的募过于黑丝绒，其反射系数为0.01。因此为了不失真地传送图象，要求重现图象的对比度也为100。由于实际环境亮度的影响，所以重现图象的对比度往往达不到100，一般能达到30～40也就满意了。
当C＝40，ζ＝0.05时，得n=74；而C＝10时，n=46。在电视屏幕亮度高时，50Hz场频引起闪烁感，造成分辨力下降，因此实际ζ值比0.05还大些，结果使得电视图象的黑白层次有所降低。
1.5.3图象清晰度与电视系统分解力
一、图象清晰度
它是指人主观感觉到的图象重现景物细节的可懂与逼真的程度。分别用人眼在水平方向或垂直方向所能分辨的象素数来定量描述，相对应的称为水平清晰度和垂直清晰度；并用“级数”或“行数”作单位。清晰度既与电视系统本身的分解力有关，也与观察者的视力状况有关。在评价图象清晰度时，应由一批视力正常的观众或专家来进行。
如果人眼最小分辨角（视敏角）为θ，在分辨力最高的垂直视线角15°内所能分辨的线数应为：
Z＝15°/θ
当θ分别为1′、1.5′、2′时，Z对应的为900线、600线、450线