1、第 4 章 電 視 新 技 術(shù),4.1 提高電視圖像質(zhì)量的新技術(shù) 4.2 提高電視伴音質(zhì)量的新技術(shù) 4.3 提高顯示器質(zhì)量的新技術(shù),4.1 提高電視圖像質(zhì)量的新技術(shù),4.1.1 電視信號(hào)的數(shù)字化 1. 電視信號(hào)數(shù)字化的優(yōu)點(diǎn) 1) 具有很高的圖像質(zhì)量 所謂數(shù)字電視，就是采用離散的數(shù)字信號(hào)描述、 放大、 傳輸圖像信號(hào)的電視系統(tǒng)。 數(shù)字電視可以用再生手段截除噪聲, 可采用數(shù)字技術(shù)攝影, 可利用幀存儲(chǔ)技術(shù)消除圖像閃爍, 利用插入技術(shù)提高垂直和水平清晰度, 不怕同步信號(hào)丟失, 使電視圖像質(zhì)量顯著提高。數(shù)字電視系統(tǒng)輸出的圖像信號(hào)穩(wěn)定、可靠。,2) 抗干擾能力強(qiáng) 3) 電視機(jī)功能強(qiáng)大 4) 便于大規(guī)模生產(chǎn)

2、5) 便于與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接 6) 傳輸效率高,2. 模擬電視信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程 模擬信號(hào)的數(shù)字化一般經(jīng)過(guò)取樣、 量化和編碼三個(gè)過(guò)程。 1) 取樣 取樣是將時(shí)域連續(xù)的模擬信號(hào)變換為時(shí)域離散信號(hào)的過(guò)程。 即用一個(gè)重復(fù)頻率為fs的脈沖序列對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行取樣, 把本來(lái)連續(xù)的信號(hào)變成離散的信號(hào), 稱為脈沖幅度調(diào)制(PAM), 如圖4-1-1所示。,圖 4-1-1 視頻信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程,圖 4-1-2 信號(hào)取樣后的頻譜,2) 量化 經(jīng)過(guò)取樣后得到的取樣值雖說(shuō)在時(shí)間上已離散, 但在幅值上仍是連續(xù)變化的模擬信號(hào), 因此需要量化才能用數(shù)字表示。 量化是將模擬信號(hào)在幅度上離散化的過(guò)程, 即將每個(gè)取樣值變化的范圍分成

3、若干級(jí), 每一級(jí)用一個(gè)數(shù)字表示, 采用四舍五入的辦法, 將樣點(diǎn)值用數(shù)值最接近的量化級(jí)表示它, 如圖4-1-1所示。 如果所有的量化間隔都相等, 則稱均勻量化, 如按某種規(guī)律變化的則稱為非均勻量化。若用n位二進(jìn)制碼表示一個(gè)量化級(jí), 則所表示的量化級(jí)總為M=2n。例如將某信號(hào)的取樣按8等分來(lái)分, 即量化電平為8級(jí), 對(duì)應(yīng)的位數(shù)為3, 則M=23=8。,量化時(shí)采用了“四舍五入”的辦法, 則不可避免地帶來(lái)誤差。 量化誤差在圖像中表現(xiàn)為量化雜波， 稱為量化噪聲, 它必將引起再生圖像質(zhì)量下降。根據(jù)理論分析, 在均勻量化的情況下, 信噪比與所用的碼位數(shù)n的關(guān)系為,式中, S是圖像的峰值, N是量化誤差的均方

4、根值。顯然, 量化位數(shù)越多, 量化信噪比就越大。聲音信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較大, 對(duì)于高質(zhì)量的音響設(shè)備應(yīng)取16位量化, 其信噪比可達(dá)到98dB,圖像信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍小, 一般取8位量化, 相應(yīng)的信噪比約60 dB。,3) 編碼 (1) 彩色電視信號(hào)的PCM編碼。 彩色電視信號(hào)經(jīng)取樣后形成PAM碼, 再經(jīng)量化編碼即可形成PCM編碼信號(hào)。它沒(méi)有進(jìn)行碼率壓縮, 其碼率為,BPCM=nf s,式中, n表示位數(shù), 對(duì)于圖像信號(hào)一般取n=8; fs為取樣頻率, 按取樣定理fs=26 MHz=12 MHz就可以了。但是, 對(duì)于彩色全電視信號(hào)取樣時(shí),為了減少取樣頻率與副載波頻率fsc之間的差拍干擾, 一般取fs為fs

5、c的整數(shù)倍, 例如3或4倍。 如果取3倍, 則,BPCM=84.336 187 53=106.4 Mb/s,(2) 彩色電視信號(hào)的預(yù)測(cè)編碼(DPCM)。電視圖像信號(hào)在相鄰取樣點(diǎn)間、相鄰行間和相鄰幀間都有很強(qiáng)的相關(guān)性, 這種強(qiáng)相關(guān)性反映了電視圖像信號(hào)中存在很高的冗余度, 這給壓縮碼率進(jìn)行高效編碼提供了可能性。 DPCM又稱為預(yù)測(cè)量化系統(tǒng), 它所傳輸?shù)牟皇切盘?hào)本身, 而是用過(guò)去的若干像素值對(duì)當(dāng)前的像素值進(jìn)行線性預(yù)測(cè), 然后將其差值進(jìn)行PCM編碼傳送, 接收端將此差值積分而再生圖像。 DCPM可分為幀內(nèi)DPCM和幀間DPCM。, 幀內(nèi)DPCM。這是利用幀內(nèi)相關(guān)性DPCM編碼。如果預(yù)測(cè)信號(hào)與實(shí)際信號(hào)在

6、一幀內(nèi)的同一行中, 則稱為行內(nèi)預(yù)測(cè)(一維預(yù)測(cè))。如果二者在一幀內(nèi)的不同行中, 稱為幀內(nèi)預(yù)測(cè)(二維預(yù)測(cè)), 其框圖如圖4-1-3所示。,圖 4-1-3 幀內(nèi)DPCM系統(tǒng)框圖, 幀間DPCM。電視圖像信號(hào)除了鏡頭切換等少數(shù)場(chǎng)面以外, 幀間相關(guān)性比幀內(nèi)更大, 故可采用幀預(yù)測(cè)器組成幀間DPCM, 如圖4-1-4所示。不過(guò), 此時(shí)需延遲一幀, 所以延遲器要用幀存儲(chǔ)器。,圖 4-1-4 幀間DPCM框圖,(3) 正交變換編碼。利用圖像像素空間的相關(guān)性, 將空間域的電視圖像信號(hào)變換到由正交矢量定義的變換域中, 從而去除其相關(guān)性, 以達(dá)到頻帶壓縮的目的, 這種編碼方法稱為正交變換編碼。它的組成如圖4-1-5所

7、示。,圖 4-1-5 正交變換編碼原理框圖,正交變換編碼的工作原理是在通常的二維空間中, 假定傳送的圖樣點(diǎn)有序地排列成N2元素組, 在數(shù)字上可用矩陣X表示:,從線性代數(shù)的知識(shí)可知, 對(duì)上述矩陣元素進(jìn)行線性變換后, 信號(hào)的重要部分就“突出”了。對(duì)突出部分量化多用些位數(shù), 次要部分少用些位數(shù)。正如前面所述, 對(duì)低頻部分多用數(shù)碼, 高頻部分少用數(shù)碼。 這樣既實(shí)現(xiàn)了碼率的壓縮, 同時(shí)也保證了圖像質(zhì)量。,(4) 亞奈奎斯特取樣編碼。前面介紹過(guò), 在奈奎斯特取樣定理中取樣頻率fs2fm, 若采用fs 2fm, 則稱為亞奈奎斯特取樣。 由于降低了取樣頻率, 使數(shù)字信號(hào)的碼率減小, 從而達(dá)到壓縮碼率的目的。不

8、過(guò), 這樣必將引起混疊雜波, 使圖像質(zhì)量變壞。 解決的辦法是巧妙地選擇取樣頻率, 使混疊雜波落在原信號(hào)頻譜間隙區(qū), 利用梳狀濾波器濾除混疊雜波。 圖4-1-6(a)表示黑白電視信號(hào)和取樣頻率選為1/2行間時(shí)的頻譜圖。從圖中可看出，取樣后一次下邊帶的頻譜和基帶頻譜混疊的情況。 在(fs-fm)fm的混疊區(qū), 混疊雜波正好落在基帶頻譜高頻部分的間隙區(qū)。,圖 4-1-6 亞奈奎斯特取樣的頻譜及梳狀濾波器頻率特性圖,如果采用頻率特性如圖4-1-6(b)所示的梳狀濾波器來(lái)進(jìn)行濾波, 則混疊雜波可以被濾除。不過(guò), 通過(guò)梳狀濾波器后使(fs-fm)fm范圍內(nèi)的圖像垂直清晰度降低。為了不使fs太低, 一般取f

9、s =0.72 fm。對(duì)于PAL彩色電視采用亞奈奎斯特取樣時(shí), 由于PAL彩色電視信號(hào)頻譜是采用1/4行頻間置，若要使一次下邊帶的混疊部分插在帶亮度與色度頻譜的間隙中, 就應(yīng)使取樣頻率取 (fH為行頻)間置, 即取,其中fs為彩色副載波。,3. A/D轉(zhuǎn)換實(shí)際電路舉例 在對(duì)圖4-1-7所示的模擬視頻信號(hào)進(jìn)行鉗位后, 送入A/D變換器, 經(jīng)A/D變換后, 模擬彩色全電視信號(hào)變換成數(shù)字彩色全電視信號(hào)。 在A/D變換時(shí), 按圖像質(zhì)量要求量化的比特?cái)?shù)應(yīng)為8 bit。這樣需用的比較器為28-1=255個(gè), 為了簡(jiǎn)化電路又要保證圖像質(zhì)量, 這里采用一種逐行移動(dòng)比較器的基準(zhǔn)電壓的辦法, 只用7 bit量化就

10、能得到8 bit的效果。具體的做法是: 設(shè)基準(zhǔn)電壓變化量為最小有效值的一半(即 )。例如在第n行時(shí)間內(nèi), A/D變換器的基準(zhǔn)電壓保持原來(lái)值, 而在第n+1行的時(shí)間內(nèi), 給A/D變換器的基準(zhǔn)電壓加上 數(shù)值的電壓, 按此方法逐行變動(dòng)。,圖 4-1-7 逐行移動(dòng)基準(zhǔn)電壓比較器示意圖,4.1.2 掃描電路的倍頻技術(shù) 1. 模擬彩色電視掃描系統(tǒng)的缺陷 1) 存在行間閃爍效應(yīng) 隔行掃描的方法是把一幀圖像分為奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng), 場(chǎng)頻為50 Hz, 幀頻為25 Hz。 就電視機(jī)整體來(lái)說(shuō), 雖然高于臨界閃爍頻率(48 Hz), 滿足了人眼對(duì)電視圖像的要求, 但每一行的亮度重復(fù)頻率卻降低了一半, 只有25 Hz,

11、低于臨界頻率。 所以當(dāng)人眼觀看高亮度細(xì)條時(shí), 感覺(jué)到行間閃爍, 行間閃爍影響了圖像垂直清晰度, 大面積圖像閃爍容易造成視覺(jué)疲勞。,2) 出現(xiàn)并行現(xiàn)象 在隔行掃描中, 要求行、 場(chǎng)掃描頻率應(yīng)保持一定的嚴(yán)格關(guān)系, 否則兩場(chǎng)光柵不能均勻嵌套, 這時(shí)真實(shí)掃描行數(shù)減少可達(dá)一半。另外, 若圖像上的一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體沿垂直方向向下移動(dòng)的時(shí)間恰好是經(jīng)過(guò)一場(chǎng)的時(shí)間間隔, 則前后兩場(chǎng)傳送的圖像細(xì)節(jié)相同, 當(dāng)觀察者的視線隨運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí), 看起來(lái)是兩行并成了一行, 也會(huì)使圖像清晰度下降一半。 3) 垂直邊緣鋸齒化現(xiàn)象 當(dāng)圖像中的一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)速度足夠大, 因隔行分場(chǎng)傳送, 相鄰兩行在時(shí)間上相差一場(chǎng), 結(jié)果使相

12、鄰光柵左右錯(cuò)開(kāi), 圖像垂直邊緣出現(xiàn)鋸齒化的現(xiàn)象, 運(yùn)動(dòng)速度越快, 垂直邊緣鋸齒化現(xiàn)象越嚴(yán)重。,2. 消除隔行掃描圖像缺陷的方法 1) 場(chǎng)內(nèi)行插入法 場(chǎng)內(nèi)行插入法的特點(diǎn)是利用同行存儲(chǔ)器, 一行圖像信號(hào)重復(fù)使用2次, 輸入是隔行掃描圖像信號(hào), 顯示為逐行掃描圖像信號(hào), 場(chǎng)頻不變, 行頻提高1倍。它利用3個(gè)行存儲(chǔ)器和相應(yīng)的開(kāi)關(guān)切換電路, 低速寫(xiě)入, 高速讀出。場(chǎng)內(nèi)行插入法可分為兩種方式。,(1) A行和B行之間插入A行。這種方法的原理框圖如圖4-1-8所示, 圖中A、B、C是 3 個(gè)行存儲(chǔ)器, 數(shù)字電視信號(hào)的寫(xiě)入時(shí)間是行周期64 s, 讀出時(shí)間是半行周期32 s, 顯示端行掃描頻率由15 625 H

13、z提高了1倍, 變?yōu)?1 250 Hz, 時(shí)序邏輯控制切換開(kāi)關(guān)使一行圖像信號(hào)重復(fù)兩次。當(dāng)A存儲(chǔ)器以行頻寫(xiě)入時(shí), B存儲(chǔ)器以兩倍行頻讀出; 當(dāng)B存儲(chǔ)器以行頻寫(xiě)入時(shí), C存儲(chǔ)器以兩倍行頻讀出; 當(dāng)C存儲(chǔ)器以行頻寫(xiě)入時(shí), A存儲(chǔ)器以兩倍行頻讀出。 輸出信號(hào)Uo為高速輸出, 變成一種倍速、逐行掃描方式。這種插入方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單, 行存儲(chǔ)容量不大, 能大大改善文字和靜止圖像的垂直清晰度。,圖 4-1-8 場(chǎng)內(nèi)行插入法一 (a) 框圖； (b) 時(shí)序圖,(2) A行和B行之間插 行。這種方法是通過(guò)行存儲(chǔ)器, 把相鄰A行和B行信號(hào)相加求平均值, 得到一個(gè)新的掃描行 , 并插入A行與B行之間。這種方法的框圖和

14、時(shí)序關(guān)系圖如圖4-1-9所示。,圖 4-1-9 場(chǎng)內(nèi)行插入法二 (a) 框圖； (b) 時(shí)序圖,2) 幀內(nèi)場(chǎng)插入法 (1) 場(chǎng)順序讀出法。 表4-1-1中的(a)、(b)即為場(chǎng)順序讀出法, 其原理是把隔行掃描的奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)信號(hào)存入幀存儲(chǔ)器, 合成一幀圖像, 然后在一場(chǎng) 或 時(shí)間內(nèi)按照存入時(shí)的第一幀、第二幀、第三幀、順序讀出。 這樣, 它把隔行掃描的電視圖像信號(hào)變?yōu)閹l為50 Hz或75 Hz的逐行掃描(順序)顯示圖像信號(hào)。 這種方法寫(xiě)出速度仍為50 Hz/15 625 Hz 的隔行掃描信號(hào), 讀出是幀頻為50 Hz或75Hz, 行頻為2fH或3fH的逐行掃描信號(hào)。幀頻、行頻的提高, 減小了大

15、面積圖像閃爍和行間閃爍。,表4-1-1 幀內(nèi)場(chǎng)插入法,(2) 二倍場(chǎng)頻讀出法。表4-1-1中的(c)、 (d)是二倍頻讀出法, 其主要的特點(diǎn)也是低速寫(xiě)入、高速讀出, 一場(chǎng)信號(hào)重復(fù)使用兩次,這樣就可以把50 Hz/15 625 Hz的隔行掃描信號(hào)變?yōu)?00 Hz/31 250 Hz的倍頻掃描電視圖像信號(hào), 這是目前使用最多的倍頻掃描方式。 菲利浦32PW967/329W977A寬屏幕彩色電視機(jī)的掃描電路就采用倍頻掃描電路, 其框圖如圖4-1-10所示。,圖 4-1-10 菲利浦GFL機(jī)芯的倍頻掃描框圖,SAA4990是一個(gè)先進(jìn)的掃描頻率倍頻變換與降噪集成電路, 它是倍頻掃描變換的控制單元, 完成

16、寫(xiě)入、讀出時(shí)鐘產(chǎn)生, 并與輸入的行、場(chǎng)激勵(lì)脈沖鎖相。87C654完成I2C總線輸入接口與SAA4990等集成電路的連接。由SAA4970輸出的倍頻處理后的行、 場(chǎng)激勵(lì)脈沖再送到行、場(chǎng)掃描輸出電路, 完成倍場(chǎng)頻、倍行頻掃描, 把每場(chǎng)262.5行或312.5行的隔行掃描格式變?yōu)槊繄?chǎng)525行或625行的逐行掃描格式, 把場(chǎng)掃描頻率由50 Hz/60 Hz變?yōu)?00 Hz/120 Hz, 大大減輕了重現(xiàn)圖像時(shí)的行間閃爍, 并具有噪聲和串色分量的抑制功能。,4.2 提高電視伴音質(zhì)量的新技術(shù),4.2.1 環(huán)繞聲技術(shù) 1. 環(huán)繞聲的基本概念 環(huán)繞聲是以人的聽(tīng)覺(jué)特性為基礎(chǔ), 將錄音、放音系統(tǒng)與人的聽(tīng)覺(jué)效果綜合

17、在一起考慮的技術(shù)。 它不像高檔音響系統(tǒng)那樣追求高保真度, 其再現(xiàn)的環(huán)境和效果可能與原聲不一樣, 但可符合視聽(tīng)者主觀愿望, 重點(diǎn)是滿足視聽(tīng)者的臨場(chǎng)感。 標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)繞聲系統(tǒng)包括杜比專業(yè)邏輯、杜比數(shù)(AC-3)、THX、 DTS等, 其主要特點(diǎn)是多聲道記錄和多聲道重放。常見(jiàn)的模擬環(huán)繞聲有四種: 反射法、移相法、時(shí)間延遲混響法和矩陣法。,2. 環(huán)繞聲產(chǎn)生電路 圖4-2-1是一般大屏幕彩色電視機(jī)環(huán)繞聲處理電路, 主要由減法器、移相網(wǎng)絡(luò)、加/減混合器、音量/平衡及相應(yīng)的控制電路構(gòu)成。立體聲信號(hào)的L、R信號(hào)經(jīng)加法器運(yùn)算得到差信號(hào)(L-R), 再經(jīng)移相器產(chǎn)生環(huán)繞聲附加信號(hào)(L-R)。 (L-R)分別通過(guò)加、減法

18、混合器進(jìn)入左、右聲道, 并直接作為環(huán)繞聲信號(hào), 送入后置環(huán)繞聲道。 該電路可以對(duì)立體聲信號(hào)進(jìn)行處理, 產(chǎn)生環(huán)繞聲效果, 也可以對(duì)單聲道信號(hào)進(jìn)行處理, 產(chǎn)生偽立體聲信號(hào)。 這種偽立體聲信號(hào)也有一定的環(huán)繞聲效果。,圖 4-2-1 環(huán)繞聲處理電路的框圖,在圖4-2-1中, S置于位置2時(shí)用于對(duì)立體聲信號(hào)進(jìn)行處理, 此時(shí)左(Lt)、右(Rt)、 環(huán)繞(S)聲道的輸出分別為:,由以上三式可以看出, 主聲道包含有環(huán)繞聲信息, 即使不接環(huán)繞聲音箱, 也可以聆聽(tīng)到環(huán)繞聲效果, 這即所謂“虛擬環(huán)繞聲(SRS)”技術(shù)。 如果再配上環(huán)繞聲音箱, 包圍感自然更好。這種模式適用于對(duì)AV輸入的立體聲信號(hào)進(jìn)行處理。,4.2

19、.2 超低音技術(shù) 1. 超低音揚(yáng)聲器系統(tǒng) 超低音揚(yáng)聲器系統(tǒng)是超低音技術(shù)的關(guān)鍵部分。由于電視機(jī)受機(jī)箱尺寸的限制, 技術(shù)十分成熟的音響系統(tǒng)無(wú)法搬進(jìn)電視機(jī)內(nèi), 因而必須充分利用有效空間, 采用優(yōu)質(zhì)揚(yáng)聲器和特殊的揚(yáng)聲器箱。 目前此領(lǐng)域有兩大流派: 一是松下的多夢(mèng)(Dome)揚(yáng)聲器系統(tǒng), 另一個(gè)是東芝的火箭炮(BAZOOKA)超低音系統(tǒng)。,松下的多夢(mèng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)如圖4-2-2所示, 其基本原理是應(yīng)用了聲響管的共振原理。對(duì)于一個(gè)一端閉合的聲響管, 在其全長(zhǎng)為L(zhǎng)所決定的幾個(gè)特定頻率上會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象, 該頻率點(diǎn)為,式中, C為聲速。當(dāng)n=0時(shí), 1/4波長(zhǎng)等于聲響管長(zhǎng)度的某個(gè)頻率的聲波就會(huì)產(chǎn)生共振; 同樣, 當(dāng)

20、n=1時(shí), 3/4波長(zhǎng)等于聲響管長(zhǎng)度的另一頻率的聲波也會(huì)產(chǎn)生共振, 依次類(lèi)推, 可構(gòu)成超低音揚(yáng)聲器系統(tǒng)。松下的多夢(mèng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的聲響管長(zhǎng)度為25 cm, 第一共振頻率為340 Hz。,圖 4-2-2 松下多夢(mèng)(Dome)揚(yáng)聲器系統(tǒng),東芝火箭炮超低音揚(yáng)聲器系統(tǒng)如圖4-2-3所示, 是一個(gè)具有圓形構(gòu)造的聲響管揚(yáng)聲器箱, 低音揚(yáng)聲器裝于圓筒形結(jié)構(gòu)的中央, 其前方為閉室, 后方有開(kāi)口腔。 這樣一個(gè)系統(tǒng)利用聲響管的共振使揚(yáng)聲器后方發(fā)出的聲音像經(jīng)過(guò)濾波器一樣, 截?cái)嗔酥小?高音, 形成了一個(gè)聲學(xué)上的子低音系統(tǒng)。 東芝使用4英寸揚(yáng)聲器的該種系統(tǒng)諧振頻率可達(dá)67 Hz，Q值為0.82。,圖 4-2-3 東芝火箭

21、炮(BAZOOKA)超低音揚(yáng)聲器系統(tǒng),2. 超低音電路 超低音電路的作用是將伴音信號(hào)中30120 Hz的低音成分加以提升、 放大, 并通過(guò)超低音音箱重放出來(lái)。 圖4-2-4是超低音電路的組成框圖, 左、右聲道信號(hào)是經(jīng)過(guò)加法器求和運(yùn)算后送入超低音處理電路進(jìn)行處理的。 在超低音處理電路中, 信號(hào)的中、 高頻被抑制, 低音成分得到提升, 經(jīng)前置和功放推動(dòng)低音揚(yáng)聲器系統(tǒng)發(fā)音。,圖 4-2-4 超低音電路的組成,4.2.3 模擬的多伴音技術(shù) 1. 頻率分割副載波方式 為了在伴音載波上傳送主、副兩路伴音信號(hào), 可以先用副伴音信號(hào)對(duì)超音頻副載波進(jìn)行調(diào)幅(AM)或調(diào)頻(FM), 然后與主信號(hào)合成一個(gè)頻譜, 再

22、對(duì)伴音主載波調(diào)頻(FM)。 按兩次調(diào)制方式的不同, 這種多方式又分成調(diào)幅-調(diào)頻制(AMCD*2FM)和調(diào)頻-調(diào)頻制(FM-FM)。這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn), 目前, 美國(guó)等國(guó)家采用AM-FM方式進(jìn)行雙伴音、立體廣播, 而日本等國(guó)則采用FM-FM方式進(jìn)行雙伴音、 立體聲廣播。,2. 雙載波方式 這種方式是用兩個(gè)伴音載波, 兩路伴音分別進(jìn)行調(diào)幅。為了減小圖像信號(hào)對(duì)伴音產(chǎn)生的蜂音干擾, 主、 副伴音載頻的距離應(yīng)選為半行頻的奇數(shù)倍, 這樣也可使主、 副伴音載頻的差拍對(duì)圖像干擾減小。我國(guó)規(guī)定主、副伴音載頻的距離為半行頻的31倍, 即242.1875 kHz。在這種方式中, 主、 副伴音載頻與彩色副載波的差拍

23、(2.07 MHz、2.31 MHz)對(duì)圖像的干擾, 應(yīng)靠圖像通道頻響曲線在相應(yīng)的頻率上有適當(dāng)?shù)乃p來(lái)削弱。 而主、 副伴音間的相互串繞, 特別是主伴音對(duì)副伴音的串?dāng)_, 則主要通過(guò)接收機(jī)中性能良好的主、副伴音信號(hào)帶通濾波來(lái)加以抑制。雙載波方式主、 副伴音的頻帶為015 kHz, 可以傳送高質(zhì)量的立體聲節(jié)目。,4.2.4 NICAM(麗音)-728系統(tǒng)簡(jiǎn)介,1. NICAM-728伴音信號(hào)的編碼 1) 編碼過(guò)程 圖4-2-5為NICAM-728多伴音/立體聲伴音信號(hào)的框圖。 “728”是指麗音系統(tǒng)的信息傳遞速率即數(shù)據(jù)率為728 kb/s。從圖中可以看出, 立體聲的左(L)、右(R)兩路聲音信號(hào)或

24、雙語(yǔ)言的兩路獨(dú)立語(yǔ)音信號(hào)A、B, 分別從兩輸入端口輸入, 首先是經(jīng)過(guò)預(yù)加重網(wǎng)絡(luò), 提高高音頻分量, 以便于后面電路進(jìn)行處理和消除接收機(jī)解調(diào)、解碼過(guò)程中產(chǎn)生的噪音, 提高伴音通道的信噪比。然后經(jīng)15 kHz低通濾波器(LPF)限制音頻信號(hào)帶寬, 避免A/D變換中由于取樣產(chǎn)生的頻譜混疊噪聲。,圖 4-2-5 NICAM-728伴音信號(hào)編碼圖,兩路信號(hào)進(jìn)入A/D變換器, 取樣頻率為32 kHz, 并對(duì)每個(gè)樣值進(jìn)行14 bit線性量化。為了降低傳輸碼率, 采用分段壓縮技術(shù), 將數(shù)字伴音信號(hào)進(jìn)行壓縮, 處理成10位。然后在10 bit取樣之后加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位, 以便進(jìn)行誤碼保護(hù)。為了減小連續(xù)多位誤碼時(shí)對(duì)

25、所傳數(shù)據(jù)造成的影響,必須對(duì)壓縮后的信號(hào)再進(jìn)行位交織處理, 即把原來(lái)數(shù)據(jù)的碼序打亂, 再按一定的規(guī)則重新排列。經(jīng)過(guò)位交織處理后的數(shù)據(jù)信號(hào), 在傳輸、接收、解調(diào)、解碼過(guò)程中, 即使出現(xiàn)若干位的連續(xù)誤碼, 經(jīng)接收機(jī)解碼器去位交織處理、恢復(fù)原來(lái)的數(shù)據(jù)次序之后, 這些誤碼將分散到不同的樣值中, 從而使一個(gè)樣值中出現(xiàn)多個(gè)差錯(cuò)的幾率大大降低, 提高了信號(hào)的抗誤碼能力。,由于聲音信號(hào)總存在著無(wú)聲的時(shí)間間隙, 這時(shí)數(shù)字伴音信號(hào)調(diào)制的載波頻率的相位、幅度不變, 這種能量集中的單頻信號(hào), 容易對(duì)調(diào)頻伴音和調(diào)幅圖像信號(hào)造成干擾。為了盡量把這種干擾降低到不易覺(jué)察的程度, 必須對(duì)交織后的數(shù)據(jù)信號(hào)流施以擾碼處理, 使之盡可

26、能呈現(xiàn)為噪波狀態(tài)。這樣,不管數(shù)字伴音信號(hào)的內(nèi)容如何,調(diào)制后的載波能量盡可能均勻地分布在整個(gè)通帶的頻譜上。經(jīng)擾碼處理后的數(shù)據(jù)流再進(jìn)行差分正交相移鍵控調(diào)制(DQPSK), 最后通過(guò)帶通濾波器限制已調(diào)信號(hào)的帶寬, 以降低對(duì)調(diào)頻模擬伴音信號(hào)及相鄰近頻道信號(hào)的干擾。,2) NICAM數(shù)據(jù)壓擴(kuò)方法,表4-2-1 段落碼與編碼范圍,如果某一塊的編碼范圍為1, 則表示1幀(1 ms)內(nèi)有大幅度聲音存在。對(duì)大幅度的聲音, 丟掉幾位低有效數(shù)據(jù)所引起的幅度相對(duì)變化甚微, 人們的聽(tīng)覺(jué)是覺(jué)察不到的。 在NICAM系統(tǒng)中, 根據(jù)1410 bit的壓縮要求, 丟棄了4個(gè)最低有效位。在接收機(jī)的解碼器中, 當(dāng)?shù)弥幋a范圍為1時(shí)

27、, 就在10 bit數(shù)碼之后補(bǔ)上4個(gè)值為0的最低位, 實(shí)現(xiàn)了1014 bit的擴(kuò)展, 可見(jiàn)這時(shí)解碼器恢復(fù)的信號(hào)僅為10 bit的分解能力。 如果此范圍中還有其他一些幅度的樣值, 恢復(fù)以后也僅有10 bit的分解力。 但由于人耳的遮掩效應(yīng), 即當(dāng)有大幅度樣點(diǎn)存在時(shí), 人耳對(duì)其附近的小幅度聲音的分辨力也大大下降, 不會(huì)感覺(jué)出由這種量化噪聲造成的失真。,同樣, 對(duì)于一個(gè)編碼范圍屬于5的范圍, 各樣值的相對(duì)幅度都在1/16之內(nèi), 如果是正信號(hào), 至少高五位都是0, 如果是負(fù)信號(hào), 至少高五位都為1。 這樣, 只要保留作為極性標(biāo)示的最高位, 而棄相次的4個(gè)高位, 就把原始的14 bit樣值壓縮為10 b

28、it。 在接收端的解碼器中, 當(dāng)?shù)弥幋a范圍為5時(shí), 只要此范圍內(nèi)各樣值的最高位之后補(bǔ)上4個(gè)與最高位相同值的位就實(shí)現(xiàn)了1014 bit的擴(kuò)展。,表4-2-2 數(shù)據(jù)壓擴(kuò)方法,2. NICAM-728伴音信號(hào)的解調(diào)、 解碼 NICAM-728雙伴音/立體聲伴音信號(hào)的解調(diào)、 解碼電路框圖如圖4-2-6所示。圖像、伴音中頻信號(hào)處理電路之前的信號(hào)流程和工作原理與一般電視廣播接收機(jī)相同, 只是在能接收NICAM制數(shù)字伴音信號(hào)的電視機(jī)中, 一般都采用圖像、 伴音準(zhǔn)分離方式, 其第二伴音中頻信號(hào)有兩個(gè): 模擬調(diào)頻伴音中頻和數(shù)字伴音中頻。 根據(jù)我國(guó)的NICAM-D/K制規(guī)定, 它們分別是6.5 MHz和5.85

29、 MHz。 兩種不同的第二伴音中頻信號(hào)通過(guò)不同的帶通濾波器分別送到模擬伴音通道和數(shù)字伴音通道。 模擬伴音通道的信號(hào)處理過(guò)程與一般電視機(jī)相同, 數(shù)字伴音通道主要由數(shù)字伴音第二中頻信號(hào)帶通濾波、差分正交相移鍵控(DQPSK)解調(diào)、去擾碼、去交織、 檢錯(cuò)與糾錯(cuò)以及NICAM數(shù)字信號(hào)的擴(kuò)展、D/A變換、去加重等電路組成。,圖 4-2-6 NICAM-728數(shù)字伴音信號(hào)解調(diào)、 解碼框圖,4.3 提高顯示器質(zhì)量的新技術(shù),4.3.1 液晶顯示技術(shù) 1. 液晶 通常將晶體狀態(tài)物質(zhì)加熱到熔點(diǎn)就會(huì)變成透明的液體。但有一類(lèi)有機(jī)化合物結(jié)晶體, 將其加熱到溫度T1時(shí), 熔解成混濁的粘稠狀液體, 若繼續(xù)加熱至溫度T2時(shí),

30、 才變?yōu)橥该鞯囊后w。通過(guò)觀察, 發(fā)現(xiàn)在T1與T2溫度之間的渾濁粘稠液體具有雙折射現(xiàn)象, 表明有著類(lèi)似晶體的光學(xué)各向?qū)浴６跍囟萒2時(shí)形成的透明液體則顯示光學(xué)各向同性。 這種在T1與T2溫度之間既有液體的流動(dòng)性, 又有晶體的光學(xué)各向異性的物質(zhì)稱為液晶。,2. 液晶的電光效應(yīng) 1) 電場(chǎng)效應(yīng) (1) 扭曲向列(TN)型效應(yīng)。扭曲向列型液晶盒的組成及其工作原理示意圖如圖4-3-1 所示。在涂覆透明電極的兩玻璃基片之間夾著厚度為10 m的P型向列型液晶層, 液晶分子為扭曲排列。在液晶盒上、下兩側(cè)各有一偏振片, 入射光側(cè)的偏振片為起偏器, 出射光側(cè)為檢偏器。起偏器的偏振方向與該側(cè)基片表面的液晶分子軸方

31、向一致。檢偏器的偏振方向有兩種選擇: 與起偏器的偏振方向平行或垂直。 由于液晶分子扭曲的螺距為40 m, 遠(yuǎn)大于可見(jiàn)光波長(zhǎng), 因此, 射入液晶的直線偏振光的偏振方向在通過(guò)液晶時(shí)沿著液晶分子軸扭曲旋轉(zhuǎn)90, 不加電場(chǎng)時(shí), 當(dāng)出射側(cè)的檢偏器的偏振方向與起偏器的方向平行時(shí), 出射光的偏振方向與檢偏器的偏振方向垂直, 則出射光被遮斷, 如圖4-3-1(a)所示。當(dāng)起偏器和檢偏器的偏振方向垂直時(shí), 出射光通過(guò)檢偏器, 液晶盒呈透明狀。,圖 4-3-1 TN型電光效應(yīng)原理 (a) 不加電場(chǎng)時(shí)，液晶分子的排列遮斷了出射光； (b) 加電場(chǎng)時(shí)， 液晶分子軸與電場(chǎng)E的方向平行，出射光透過(guò)液晶盒,(2) 賓主(G

32、H)效應(yīng)。將分子長(zhǎng)軸方向與短軸方向?qū)梢?jiàn)光吸率不同的棒狀分子的二色染料作為“賓”, 溶解在(作為“主”的)一定規(guī)則排列的液晶中, 則二色染料分子方向與液晶分子平行。當(dāng)在電壓作用下改變作為“主”的液晶分子排列方向時(shí), 作為“賓”的染料分子的排列方向隨著“主”分子的方向變化, 從而改變了染料的可見(jiàn)光吸收特性, 引起顏色變化。 這種電光效應(yīng)稱為賓主效應(yīng)。 ,2) 電熱光效應(yīng) 外加電場(chǎng)并同時(shí)改變液晶溫度, 液晶的光學(xué)性質(zhì)會(huì)引起變化, 這種效應(yīng)稱為電熱光效應(yīng)。,3. 液晶矩陣顯示器的驅(qū)動(dòng)方式 1) 簡(jiǎn)單矩陣的驅(qū)動(dòng) 在簡(jiǎn)單矩陣的驅(qū)動(dòng)方式的液晶顯示器中, 電極排列形式如圖4-3-2(a)所示。其中, X電極

33、為掃描電極, 加掃描電壓; Y電極為信號(hào)電極, 加信號(hào)電壓。X、Y電極的交叉點(diǎn)(Xi, Yi)就是像素。像素?cái)?shù)目決定X、Y交叉點(diǎn)數(shù)。圖中X、Y電極一個(gè)交叉點(diǎn)液晶的等效電阻為R, 等效電容為C, 所以X、Y電極群的各個(gè)交叉點(diǎn)液晶像素的等效RC并聯(lián)電路通過(guò)X、Y電極的連接, 形成一個(gè)主體電路, 如圖4-3-2(b)所示。,矩陣顯示常用的掃描方式有兩種: (1) 點(diǎn)順序掃描。如圖4-3-2(a)所示, 選定一行Xi，依次選擇Y1、Y2、Y3、Yn, 掃描完一行, 再選擇Xi+1行, 在點(diǎn)順序掃描中, 掃描一個(gè)像素的時(shí)間是掃描一幅圖像所需時(shí)間的1/N2。這個(gè)比值稱為“占空系數(shù)”。當(dāng)N很大時(shí), 占空系數(shù)

34、1/N2很小。由于液晶對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的有效值產(chǎn)生響應(yīng), 所以當(dāng)占空系數(shù)太小時(shí), 有效值電壓的響應(yīng)時(shí)間也少, 這對(duì)液晶響應(yīng)是不利的, 要選擇適當(dāng)?shù)腘。,(2) 行順序掃描。如圖4-3-2(a)所示, 選定一行Xi后, 依次選擇Y1、Y2、Y3、Yn同時(shí)加信號(hào)電壓, 即同時(shí)選擇Y1、Y2、Y3、Yn 。 這行順序掃描中, 一個(gè)像素的占空比系數(shù)為1/N, 顯然它比點(diǎn)順序掃描的占空系數(shù)大。,圖 4-3-2 簡(jiǎn)單矩陣驅(qū)動(dòng)方式的液晶顯示器 (a) 簡(jiǎn)單矩陣； (b) 簡(jiǎn)單矩陣顯示的立體電路,2) 有源矩陣液晶屏的驅(qū)動(dòng) 簡(jiǎn)單矩陣液晶顯示中, 液晶電極間的交叉效應(yīng)嚴(yán)重地降低圖像的對(duì)比度, 而且現(xiàn)有液晶材料的閾值特

35、性不陡峭, 掃描受到限制, 因此, 圖像的分辨力也不高。 有源矩陣液晶屏能克服簡(jiǎn)單矩陣液晶屏的上述限制。其辦法是在掃描電極和信號(hào)電極的交叉處安裝透明的薄膜晶體管開(kāi)關(guān)或非線性元件與液晶像素串聯(lián), 使液晶電極之間的交叉效應(yīng)減小, 使液晶像素的閾值特性變陡。有源矩陣液晶顯示屏又分為晶體管驅(qū)動(dòng)和非線性元件驅(qū)動(dòng)兩類(lèi)。,4. 彩色液晶電視接收機(jī) 1) 彩色液晶電視機(jī)的組成 圖4-3-3是采用a-siTET有源矩陣液晶屏的彩色液晶電視機(jī)的組成框圖。從圖中可以看出, 在視頻檢波器檢波之后, 增加了色度信號(hào)解碼電路和R、G、B信號(hào)處理電路, 以及采用a-siTET有源矩陣的彩色液晶顯示屏(180列210行);

36、視頻檢波器輸出的彩色電視信號(hào), 一路送到伴音處理電路, 產(chǎn)生伴音; 另一路送到同步分離, 產(chǎn)生行、幀同步脈沖fH、fF; 還有一路經(jīng)(2.2)校正后, 送到色度解碼電路和R、G、B信號(hào)處理電路, 輸出R、G、B基色視頻信號(hào)。R、G、B三個(gè)基色信號(hào)分別經(jīng)采樣保持和Y電極驅(qū)動(dòng)后, 送出3行180列Y電極信號(hào)。這時(shí)因?yàn)橐粋€(gè)彩色像素需要R、 G、 B三個(gè)基色信號(hào)相加混色得到。行、幀同步脈沖觸發(fā)掃描驅(qū)動(dòng)器, 產(chǎn)生210個(gè)每幀行掃描電壓, 送到彩色液晶顯示屏的210個(gè)X掃描電極進(jìn)行掃描。采樣時(shí)鐘頻率fs是由行頻fH鎖相的壓控晶體振蕩器產(chǎn)生的。 fs對(duì)一行基色信號(hào)采樣180個(gè)樣點(diǎn), 對(duì)R、G、B三基色共采樣3180個(gè)樣點(diǎn)。 ,圖 4-3-3 彩色液晶電視機(jī)的組成框圖,2) 彩色晶體顯示屏 圖4-3-4是嵌鑲式三基色濾色片型相加混色的彩色液晶顯示屏的橫剖面示意圖。起偏光片和檢偏光片的偏振方向相同, 同為垂直方向。TN液晶閥(見(jiàn)圖中的色條)中摻有黑色染料分子, 有利于關(guān)閉濾色片, 使其不透光。不加電場(chǎng)時(shí), 液晶