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如何实现隔行扫描的均匀相嵌?——1.4习题解析

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:解:隔行扫描的关键是要使两场光栅均匀相嵌,否则屏幕上扫描光栅不均匀,甚至产生并行现象,严重影响了图像清晰度。

如何实现隔行扫描的均匀相嵌?——1.4习题解析

1.说明色温和相关色温的含义在近代照明技术中通常选用哪几种标准白光源?

解:为了说明各种白光因光谱成分不同而存在的光色差异,通常采用与绝对黑体的辐射温度有关的“色温”来表征各种光源的具体光色。所谓绝对黑体(也称完全辐射体),是指既不反射也不透射而完全吸收入射光的物体,它对所有波长的光的吸收系数均为1。

当某一光源的相对辐射功率波谱及相应颜色与绝对黑体在某一特定热力学温度下的辐射功率波谱及颜色相一致时,绝对黑体的这一特定热力学温度就是该光源的色温。色温的单位是开[尔文](K)。

当某光源的相对辐射功率波谱及相应光色只能与某一温度下绝对黑体的辐射功率波谱及相应光色相近,无论怎样调整绝对黑体的温度都不能使两者精确等效时,使两者相近的绝对黑体的温度称为该光源的相关色温。

相关色温与色温相比,只是表征光源相对辐射功率波谱、光色的精确度稍差而已。

在近代照明技术中,通常选用以下5种标准白光源。

●标准光源A:色温为2856K的透明玻壳充气钨丝灯。由于其分布在红外区域的光谱功率较大,所以钨丝灯光看起来不如太阳光白,而总是带些橙红色。

●标准光源B:它可由标准光源A加一组特定的戴维斯-吉伯逊液体滤光器(B型D-G液体滤光器)组合实现,以产生相关色温为4874K的辐射,光色相当于中午的日光。

●标准光源C:它可由标准光源A加另一组特定的戴维斯-吉伯逊液体滤光器(C型D-G液体滤光器)组合实现,以产生相关色温为6774K的辐射,光色相当于有云的天空光。

●标准光源D:模拟典型日光的标准照明体D65,目前CIE还没有推荐相应的标准光源。现在研制的三种模拟D65人造光源分别为带滤光器的高压氙弧灯、带滤光器的白炽灯荧光灯,相关色温大约为6504K。

●标准光源E:它是一种假想的等能白光(E),当光谱范围内的所有波长的光都具有相同的辐射功率时所形成的白光即为E,它的相关色温为5500K。这种光源实际上并不存在,但采用它可简化色度学的计算。

2.说明彩色三要素的物理含义。

解:在色度学中,任一彩色光可用亮度、色调和色饱和度这三个基本参量来表示,称为彩色三要素。

亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉

色调是指颜色的类别,通常所说的红色、绿色、蓝色等就是色调。色调与光的波长有关,改变光的波谱成分,就会使光的色调发生变化。

色饱和度是指彩色光所呈现色彩的深浅程度(或浓度)。

色调与色饱和度合称为色度,它既说明彩色光的颜色类别,又说明颜色的深浅程度。

3.请阐述三基色原理及其在彩色电视系统中的应用。

解:三基色原理是指自然界中常见的大部分彩色都可由三种相互独立的基色按不同的比例混合得到。所谓独立,是指其中任何一种基色都不能由另外两种基色混合得到。

三基色原理是彩色电视的基础,人眼的彩色感觉与彩色光的光谱成分有密切关系,但不是决定性的,只要引起的彩色感觉相同,都可以认为颜色是相同的,而与它们的光谱成分无关。因此,在彩色视觉重现的过程中,并不一定要求重现原景象的光谱成分,而重要的是应获得与原景象相同的彩色感觉。对于千变万化的彩色景象,无需按其光谱成分及强度的真实分布情况来传送,只要传送其中能合成它们的三种基色就可以完全等效,并能获得与原景象相同的彩色视觉。利用三基色原理就可以大大简化彩色电视信号的传输。

4.什么是隔行扫描逐行扫描

解:隔行扫描是指电子束摄像管的光电靶上拾取图像信号或在显像管上重现图像做匀速直线运动时,将一帧完整的电视画面分为两场,每一场包含了一帧中所有的奇数扫描行或者偶数扫描行,通常先扫描由第1、3、5、7……所有的奇数行构成的奇数场,然后再扫描由第2、4、6、8……所有的偶数行构成的偶数场。奇数场和偶数场两场光栅均匀相嵌,构成一帧完整的电视画面。

逐行扫描是指电子束在摄像管的光电靶上拾取图像信号或在显像管上重现图像时,一行紧接一行地扫描,一次连续扫描完一帧完整的电视画面。

5.隔行扫描有哪些优点和缺点?

解:隔行扫描的优点是,利用视觉暂留效应,在保证无闪烁感的同时,使图像信号的传输带宽下降一半,可以有效地节省电视广播频道的频谱资源。

隔行扫描的缺点包括:

(1)行间闪烁现象

在隔行扫描中,整个屏幕的亮度是按场频重复的。若每秒扫描50场,则刚好高于临界闪烁频率。但是每一行的亮度却是按帧频重复的,频率降低一半,低于临界闪烁频率。所以当观看比较亮的细节时,会有不舒服的闪烁感,产生向上爬行现象,这种现象称为行间闪烁。

(2)并行现象引起垂直清晰度下降

并行现象分真实并行和视在并行两种情况。(www.xing528.com)

●真实并行:在隔行扫描中,要求行、场扫描频率之间保持严格的关系,否则两场光栅不能均匀相嵌。严重时,甚至两场光栅会重叠在一起,这时垂直清晰度下降一半。另外,对扫描电流幅度的稳定性、扫描电流正程的线性都有较高的要求,因为它们都是引起并行现象的因素。

●视在并行:如果被传送图像中的运动物体在垂直方向上有足够大的速度分量,并且每经过一场时间,运动物体刚好向下移动一行距离,则后一场传送的细节将与前一场相同。所以当视线随着运动物体移动时,看起来好像两行变成了一行,这称为视在并行。视在并行也使垂直清晰度下降。

(3)易出现垂直边沿锯齿化现象

当画面中的运动物体沿水平方向运动的速度足够大时,物体垂直边沿因隔行分场传送,会发生在相邻场扫描行中左右错开的“锯齿化”现象。

(4)隔行扫描产生的视频信号给压缩处理和后期视频制作带来困难

由于数字化处理要利用视频信号的相关性,图像的空间相邻两行在时间上是相邻两场,因此,要有场存储器才能实现运算。若是逐行扫描,则只需一个行存储器即可。此外,在彩色电视制式变换中也会使信号处理变得更为复杂。

6.隔行扫描的总行数为什么是奇数,而不是偶数?

解:隔行扫描的关键是要使两场光栅均匀相嵌,否则屏幕上扫描光栅不均匀,甚至产生并行现象,严重影响了图像清晰度。为此选取一帧图像总行数为奇数,每场均包含有半行。并设计成奇数场最后一行为半行,然后电子束返回到屏幕上方的中间,开始偶数场的扫描;偶数场第一行也为半行,最后一行为整行。

7.如何理解亮度?如何理解对比度

解:亮度是表征发光物体的明亮程度的物理量,是人眼对发光器件的主观感受。在电视机显示器中,亮度用于表征图像亮暗的程度,是指在正常显示图像质量的条件下,重现大面积明亮图像的能力。亮度的单位为cd/m2

对比度是表征在一定的环境光照射下,物体最亮部分的亮度与最暗部分的亮度之比。电视机或显示器的对比度(C)是指在同一幅图像中,显示图像最亮部分的亮度(Bmax)和最暗部分的亮度(Bmin)之比,即C=Bmax/Bmin。当计及环境亮度Bφ时的对比度为

8.什么是图像分辨力?什么是图像清晰度?图像清晰度与图像分辨力有什么联系和区别?

解:图像分辨力是数字电视系统、图像信号源、信号处理过程或显示器件(屏)等客观上转换、处理、传输或重现图像细节的能力,是数字电视系统、设备或器件的物理性能指标。

对数字电视系统而言,图像分辨力指的相关标准规定的整个数字电视系统生成、处理、传输和重现图像细节的能力。对各种摄像和显像器件(屏)而言,CRT常用中心节距(两个相邻的相同色点间的距离)表示,CCD、LCD、PDP、DLP、LCoS和OLED等固有分辨力摄像或显像器件,用水平和垂直方向的有效像素数(即组成一幅图像的像素点阵数)衡量。对信号处理和传输,图像分辨力通常反映为被处理图像信号的格式,通常用水平和垂直方向的有效像素数表示,与信号处理能力和信道带宽相联系。

电视图像清晰度是人眼能察觉到的电视图像细节的清晰程度,是数字电视接收机和数字电视显示器的重要质量指标。按图像和视觉的特点,图像清晰度一般从水平和垂直两个方向描述,有时还增加斜向清晰度指标。图像清晰度用“电视线”作单位。

图像清晰度与图像分辨力既有密切联系又有很大区别。图像清晰度既与电视系统本身的图像分辨力有关,也与观察者的视力状况有关。另外,对于同一分辨力的图像,在数字电视演播室和在一般显示终端看到的图像清晰度可能相差很远。即使显示器件(屏)固有分辨力足够高,但由于工作状态不佳,图像清晰度很可能达不到信源提供的与该显示器(屏)固有分辨力相当的图像清晰度。

9.1电视线是否就是1个电视扫描行?

解:“电视线”是重现电视图像清晰度的单位,以往称为“线”。由于“线”容易和电视图像上的“线条”或“电视扫描线”相混淆,所以新标准将电视图像清晰度单位明确规定为“电视线”。

电视图像通过行、场扫描传送。行、场扫描实际上也是对图像在空间和时间上的采样过程。经行、场扫描和行内采样,1帧图像变成离散的像素点阵,水平和垂直方向分别为1行内的有效样点数和1帧内的有效扫描行数,数字电视图像格式即以这样的有效像素点阵数表示,并决定着重现图像的清晰度。

图像清晰度一般从水平和垂直两个方向描述。图像垂直清晰度(电视线数)的理论上限值为1帧图像的有效扫描行数,但图像水平清晰度(电视线数)的理论上限值不等于亮度信号1行内的有效像素数。这是因为图像的水平清晰度也以电视线为单位,而电视线与扫描行相联系。电视图像的行扫描由上到下沿横向进行,所以水平方向分布的图像细节须折算成沿垂直方向排列的扫描行,才能表示成电视线。例如,我国SDTV和HDTV系统水平方向有效像素数分别为720个和1920个,若分别显示为4∶3和16∶9图像,则分别相当于540电视行和1080电视行,因而水平清晰度的理论上限值分别为540电视线和1080电视线,数值上等于水平方向上与图像有效高度相等的宽度内的有效像素数。若把图像宽高比为4∶3的SDTV信号拉扁显示成16∶9图像,则水平清晰度只有405电视线了。

所以,1电视线并不是1个电视扫描行。

10.图像显示格式是指什么?什么是720@60p、1920×1080i和1080p格式?

解:数字电视画面的图像显示格式一般指图像水平方向和垂直方向的有效像素数。有效像素是电视图像行和场扫描正程期间的像素。图像显示格式描述了组成一幅图像的像素点阵数。

在图像显示格式及扫描方式的表示方法上,目前国际上并没有统一,因此在各种文献中可以见到不同的表示法。

720@60p表示有效扫描行数为720行,帧频为60Hz的逐行扫描,其中p是英文pro-gressive的第一个字母,表示逐行扫描。

1920×1080i表示一帧图像在水平和垂直方向上的有效像素数分别为1920和1080,扫描方式为隔行扫描,其中i是英文interlaced的第一个字母,表示隔行扫描。

1080p表示有效扫描行数为1080行的逐行扫描,其中p是英文progressive的第一个字母,表示逐行扫描。

11.彩色电视广播为什么传送亮度信号和色度信号,而不直接传送三基色信号?

解:彩色电视为了与黑白电视兼容,必须传送一个亮度信号,以便黑白电视机接收。根据彩色具有亮度、色调和饱和度三个要素的理论,传送彩色图像必须选用三个独立的信号。除了亮度信号外,还必须选择另两个信号来代表彩色的色度信息。这两个信号与色调和饱和度之间应存在确定的相互变换关系。在彩色电视中,常用两个色差信号B-YR-Y来代表色度信息。

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