【doc】电视图像分辨率

【doc】电视图像分辨率 电视图像分辨率 第 调/『 插 1999年9月oPTICAL&VIDE0&RAD10 翰,,极龟 No12 Sept1999 ? 视听技术? 7电视图像分辨率 盔篮 (西安交通大学人工智能与机器人研究所西安710049) 今天.电视种类繁多,电视机品种令人眼花缣乱. 在诸多技术参数中电视图像分辨率是评价电视图像优 劣,评价电视机质量高低的最重要的技术指标. 任何一幅图像画面都可看成由许多密集的细小点 子组成,这些细小点子构成一幅图像的基本单元,称为 像素.像素尺寸越小,单位面积像素数目越多,图像越 清晰电视图像分辨率袁征画面分辩黑白相间条纹的 能力,与电视系统传送图像细节的能力有关.水平分辨 率取决于系统沿水平方向所能分辨的黑白相间的条纹 数;垂直分辨率取决于系统措垂直方向所能分辨的黑自 相间条纹数.垂直分辨率为例.假设被摄取的水平黑 自条纹宽度与扫描行宽度相等,当黑自条故正好与扫描 线重台时,垂直分辨率等于扫描行数;当黑自条纹与扫 描线错开重台一半时,垂直分辨率等于扫描行数的一 半.如图1所示由于被摄取的水平黑自相间条纹与 电视水平扫描线之间的位置关系是随机的.所以垂直分 辨率与扫描行数之比介于0.5,1之间.可以证明,黑 自条纹与扫描线所处相对位置决定垂直分辨率取值的 '晌el 线我们把575条电视线称为标准电视图像的分辩率, 即电视演播室的画质水平.专用摄像机输出视频图像 分辨率主要取决于CCD摄像芯片像元素的多少,1024 ×1024面阵CCD摄像机其水平分辨率和垂直分辨率 皆为768条电视线;2048元钱阵CCD摄像机分辨率为 1536条电视线. 一 模拟电视机 任何一幅图像都有一定的背景,反映在信号频谱上 是直流成分,决定了图像信号频带的下限.图像信号频 带的上限出现在传送一幅垒是细节图像的情况.且细节 大小相当于一十像素,即一十扫描点的大小.可以证 明,电视信号带宽与场频,v成正比,与行额,H的平方 成正比.按我国电视标准.场额为50Hz,行额为 15625Hz.亮度信号带宽为6.5MHz图像分辨率为575 条电视线(或称极限分辨率),也是普通电视显像管所能 达到的极限画质. 在彩色电视标准中,考虑到与黑自电视标准的兼容 性.行场扫描体制,亮度信号带宽和伴音调制方式与黑 主_—? 三三三三???? 能分辨不能分辨能分辨 图1扫描线位置对分辨率的影响 概率呈均匀分布.依统计学理论.可计算出垂直分辨率 与扫描线之比为0.75,即垂直分辨率是电视图像水平 扫描线数的0.75倍.一般用黑白相间条纹总数即电视 扫描线数(TVL)来表征电视系统分辨率.当水平分辨 率与垂直分辨率相当时,即画面被分解成的像素是正方 形或圆形,这时图像画质最好.根据我国电视标准,水 平扫描有效行数为575.画面幅型比(即水平方向几何 尺寸与垂直方向几何尺寸之比)为4:3,相应画面被分 解成的像素数目为767×575,再乘以075便可得到水 平分辨率为575条电视线,垂直分辩率为430条电视 自电视信号相同,彩色色差信号依副载波方式嵌入 亮度信号中.在彩色电视信号解调时,为保证彩色 色差信号复原的同时尽可能消除色度信号对亮度信 号的干扰,在接收彩色电视信号时,亮度信号通道接 有中心频率为4.43MHz彩色副载波的陷波器.致使 亮度信号带宽限制在4.43MHz以内在接收黑自 电视时,没有色差信号,亮度通道关闭彩色副载波陷 波器,亮度信号带宽保持为6.5MHz.所以,接收黑 自电视图像分辨率为575条电视线;接收彩色电视 图像分辨率仅为390条电视线.无论何种彩色电视 机,只要它接收PALD制模拟彩色电视信号,其图像分 辨率不可能超过390条电视线(普通电视画面分辨率). 为降低视频信号带宽,家用电视均采用隔行扫描体 制,画幅频率为25Hz,画面有闪烁:近年来,电视机制 造厂商广泛采用数字梳状滤波器,运动补偿和数字帧存 等项技术.将画幅频率提高到50,1001-1z~增设数字遥 控和画中画等功能.画面闪烁现象得到明显改善,电视 机性能得到提高这类电视机称为改进清晰度电视机 IDTV或数字处理电视机DPTV.由于这类电视机仍 47 一 铖通科技1999年9月(第12期) 然接收PAL.D制模拟彩色电视信号,必须在亮度信号 通道增设彩色副载波瞎波器,消除色差信号对亮度信号 的干扰,故图像分辨率不会超过390条电视线. =,数字电视机 信号的远距离通讯是从传送模拟信号开始,但模拟 信号易受干扰.直接影响通讯质量随着数字技术的发 展,越来越多的模拟通讯系统改为数字通讯系统.电视 系统传送二维连续图像信号,我国标准的模拟电视信号 数字化后的数字电视图像数据速率达216Mbps,如此高 数据率给传输和记录带来很大困难.所以必须采用数 字图像压缩技术以降低图像数据率.近几年流行的遵 循VCD标准的影视播放系统是数字图像压缩技术用于 电视图像记录,重放的典型范例.VCD采用MPEG-1 运动图像压缩标准,将包含320×240十像素的数字视 频图像速率压缩至1.5M0bs以内.保证影视节目正常 观看.VCD图像分辨率为240条电视线,虽然清晰度 低于普通电视,由于价格低廉,探受普通消费者欢迎 随着人们生活水平的提高.对影视节目播放质量提出更 高的要求,我国电视厂商联手将VCD水平分辨率和垂 直分辨率分别提高10%和20%.制定出一个适应我国 电视标准的超级VCD,即S-VCDS-VCD画面包含 352×288个像紊,图像分辨率提高到264条电视线. 伴随无线通信技术的发展,卫星通信进A我们的生 活.采用通信卫星很容易实现电视图像的远距离传输 卫星电视专为电视转播中心传送电视节目.以保证接收 端重现高画质图像为前提,无须考虑与旧有的黑白电视 兼容目前卫星电视有两种标准,一种是MAC制;另 一 种是数字电视制式.MAC制的核心是将亮度信号和 色差信号在时间轴上进行压缩,利用时分技术将压缩后 表1 的信号分别嚣于行扫描正程的不同的时段上.由于不 存在彩色副载波,所以亮色之间不再有频谱交错,串扰, 亮度信号保持为5.6MHz带宽,分辨率达500条电视 线.清晰度接近标准清晰度数字电视制式是将模拟电 视信号数字化.再利用MPEG2/DVB运动图像压缩标 准将图像数据码流压缩至5Mbos进行远距离传送和记 录.图像画面包含720×576个像素,分辨率为540条电 视线.清晰度更接近电视演播室水平.我国从1997年 开始播送卫星数字电视节日.以满足边缘地区收看电视 节目的需要卫星数字电视节目的播送也为将数字电 视节目传送到户创造了条件为充分发挥现有电视机 潜力.将家用电视帆稍加改造.增设一个包含MPEG-2 解压缩部件的机顶盒,便可宴现家用电视机接收高画质 的数字电视目 DVD是与数字电视兼容的影视节日播放器,数字 图像数据码流遵循MPEG一2运动图像压缩标准,图像 画面包古720x480个像素,分辨率与数字电视相同. 兰,高清晰度电视 目前的家庭影院,其图像清晰度远不如真正的电 影为使电视画面清晰度接近电影,近年来各国纷纷推 出高清晰度(HighDefinition)电视系统HDTV.目前较 成熟的是基于MPEG2运动图像压缩标准的数字式高 ,幅型比 清晰度电视.图像画面包含1920x1152个像紊 为16:9,水平分辨率为】440条电视线我国在1999 年采用高清晰度电视设备转播天安门广场国庆五十周 年庆祝大会实况.高清晰度电视节目的播放将真正实 现把电影院搬进家庭. 不同种娄电视分辨率比较如表1所示. (上接第46更) 个演播室,包括有一个控制室.教室里有几个垒指向传 声器.音箱,三台或三台以上带有云台和具有三个可变 镜头的CCD摄像机.教师上课时的教学情况.学生的学 习听课情况,通过主控室的操作』,员可以方便地编辑或 转播给远程听课人员,使听课人员有身临其境的感觉 教师面对的CCD摄像机主要摄入教师形象和黑板板书 及讲台附近情况,讲台两侧和后侧CCD摄像机主要摄 A全班学生学习状况.单个学生学习状况,画面颜色, 清晰度通过操作人员的操作可达到最佳效果.每台摄 像机枧角都是180'可调控,这样就可把所有教学画面 全部融A一体.在选择好室内灯光,全指向传声器后, 一 堂高质量的公开课将显示在你的面前如果配有一 套编播系统,就可录制成光盘或录像带,作为定期交 流和存档,成为今后很好的教学资料. 包之,在运用多媒体教学技术的教学中,CCD摄像 机是广泛,大量使用的设备,它在实时转播方面,在实时 录像方面,在重复播放节目方面的功能是其它设备所不 具有的.因此,正确地选择CCD摄像机,加入到学校多 媒体教学中.一定会使我们的多媒体教学上一个新台 阶.建立新的教学观念.