多媒体技术基础 Fundamentals of Multimedia

1. 复旦大学 2009--2010 INFO130130 多媒体技术基础Fundamentals of Multimedia 第 9 章 数字电视基础 Chapter 10 Fundamentals of Digital TV 张 奇 复旦大学计算机科学技术学院 http://jkx.fudan.edu.cn/~qzhang

2. 大纲 • 电视发展史 • 电视原理 • 分类 • 数字电视 第9章 数字电视基础

3. 电视的影响 • 最有影响力的媒体之一 • 特别是新闻 • 体育 • 电视剧等 • “谁掌握媒体就掌握了话语权。” 第9章 数字电视基础

4. 第9章 数字电视基础

5. 电视是什么 • 英文“television”的译名，简写为TV • tele来自希腊语，表示far(远) • vision来自拉丁语，表示看到的景物 • 捕获、广播和重现活动图像和声音的远程通信系统 • 两种类型的电视系统 • 黑白电视(black & white TV ): 重现黑白图像的电视系统 • 彩色电视(color television): 近似重现彩色图像的电视系统 注：彩色电视是在黑白电视基础上发展起来的，因此彩色电视系统的许多特性，如扫描、同步等都与黑白电视相同 第9章 数字电视基础

6. 电视发展史 • 19世纪末，少数先驱者开始研究设计传送图像的技术。 • 1904年，英国人贝尔威尔和德国人柯隆发明了一次电传一张照片的电视技术，每传一张照片需要10分钟。 • 1924年，英国和德国科学家几乎同时运用机械扫描方式成功地传出了静止图像。但有线机械电视传播的距离和范围非常有限，图像也相当粗糙。 • 1923年，俄裔美国科学家兹沃里金申请到光电显像管、电视发射器及电视接收器的专利，他首次采用全面性的“电子电视”发收系统，成为现代电视技术的先驱。电子技术在电视上的应用，使电视开始走出实验室，进入公众生活之中，1925年，英国科学家研制成功电视机。 第9章 数字电视基础

7. 电视发展史 • 1929年美国科学家伊夫斯在纽约和华盛顿之间播送50行的彩色电视图像，发明了彩色电视机。 • 1933年兹沃里金又研制成功可供电视摄像用的摄像管和显像管。完成了使电视摄像与显像完全电子化的过程，至此，现代电视系统基本成型。今天电视摄影机和电视接收的成像原理与器具，就是根据他的发明改进而来。 • 1936年11月2日，英国广播公司在伦敦郊外的亚历山大宫，播出了一场颇具规模的歌舞节目，并首次开办每天2小时的电视广播。全伦敦只有200多台收视电视机，但它标示着世界电视事业开始发迹。 • 1939年4月30日，美国无线电公司通过帝国大厦屋顶的发射机，传送了罗斯福总统在世界博览会上致开幕词和纽约市市长带领群众游行的电视节目。 第9章 数字电视基础

8. 电视发展史 • 1949年到1951年，电视机数目从1百万台跃升为1千多万台，1960年全美电视台高达780座，电视机近三千万台，约有87％的家庭拥有至少一台电视机。 • 同时期英国只有190万台电视机，法国3万台，加拿大2万，日本4千台。1993年底，美国98％的家庭拥有至少一台电视机，其中99％为彩色电视机。 • 1958年，中国第一台黑白电视机在天津诞生，同年，开始试播。当时，全国只有50多台黑白电视机。1971年，全国已建有电视台32座。21世纪初，中国大陆的电视覆盖率高达94%。 第9章 数字电视基础

9. 电视发展史 1928年通用电气公司制造的这个可爱小木柜被公认为最早的声画交互设备。 1926年英国科学家约翰•洛吉•贝尔德发明的电视讯号发送装置。 第9章 数字电视基础

10. 法国人Rene Bartholemy于1928年设计的“Semivisor” 1939年RCA产电视机9英寸的显示屏已属大屏幕。 第9章 数字电视基础

11. 1939年Andrea产电视机是当年的高端产品。 二战时期NBC电视网的宣传广告（1944年）。 第9章 数字电视基础

12. DuMont1948年产品，看起来像个小狗舍吗？ Farnsworth 1947年产12英寸电视机反映了战后时期的流行审美。 第9章 数字电视基础

13. Crosley 1948年产的这一款电视机似乎是组合音响的祖先。 1949年，彩色电视机投入使用，图为CBS电视网用其播放医疗手术实况。 第9章 数字电视基础

14. 1946年Baird 产12英寸Lyric电视机莫非是街机游戏的前身？ 1948年Zenith产彩色电视机，次年被当作医疗监控设备使用。 第9章 数字电视基础

15. 摩托罗拉1952年投放的电视机广告，攀比是个坏习惯……摩托罗拉1952年投放的电视机广告，攀比是个坏习惯…… 1949年法国Sonora产品，配有一个放大镜。 第9章 数字电视基础

16. 1952年的电视机宣传画册。 Zenith Tyler 1952年产12英寸电视机。 第9章 数字电视基础

17. 1958年巴西产Philco Predicta电视机。 英国于1950年前后出品的9英寸电木外壳电视机。 第9章 数字电视基础

18. 1957年意大利Phonola出品的“移动”电视。 1957年这一款法国出品立式电视机仪态端庄... 第9章 数字电视基础

19. 1950年Philco产内置天线式即插即用电视机广告 1948年产Philco电视机，当年的超薄显示屏。 第9章 数字电视基础

20. 1960年德国产Kuba Komet电视机，一套自成体系的家庭娱乐系统，具有家庭影院的潜质。 1959年巴西产Philco电视机拥有光亮的弧形木制机身。 第9章 数字电视基础

21. 1951年Sony为美国市场生产的第一台电视机，规格为8英寸。 1951年Sony为美国市场生产的第一台电视机，规格为8英寸。  美国电报电话公司1962年制造的电视通信卫星，它第一次传来了大西洋彼岸的电视信号。 第9章 数字电视基础

22. 1971年日本松下公司出品，广告语为“飞离地球”。1971年日本松下公司出品，广告语为“飞离地球”。 英国设计公司Zarach1969年作品，改造对象为Sony产电视机，形似太空舱。 第9章 数字电视基础

23. 1981年出品的Seiko手表电视机，规格为1.25英寸。1981年出品的Seiko手表电视机，规格为1.25英寸。 1971年松下出品的移动电视，型号为TR-001，由晶体管和1.5英寸的显示屏构成。 第9章 数字电视基础

24. 在电视机跻身“四大件”的年代，Zenith的一款柜式机，1974年的奢华……在电视机跻身“四大件”的年代，Zenith的一款柜式机，1974年的奢华…… 这个奇形怪状的球是英国1970年代中期出产的Keracolor Sphere电视机。 第9章 数字电视基础

25. 1980年款Magnavox电视机，上世纪80年代中期超实用设计，电视机从奢侈品降格为便宜货。1980年款Magnavox电视机，上世纪80年代中期超实用设计，电视机从奢侈品降格为便宜货。 B&W1981年款5英寸黑白电视机，外号红彤彤。 第9章 数字电视基础

26. 2007年Tecnovision公司制造的205英寸LED电视Luxio，这是当今世界上最大的电视机。2007年Tecnovision公司制造的205英寸LED电视Luxio，这是当今世界上最大的电视机。 第9章 数字电视基础

27. 第9章 数字电视基础

28. 第9章 数字电视基础

29. 电视的原理 • 视觉暂留 第9章 数字电视基础

30. 视觉的时间域响应特性 • 让观察者观察按时间重复的亮度脉冲，如果闪烁频率比较低，人眼就有一亮一暗的感觉。如果闪烁频率足够高，人眼看到的则是一个恒定的亮点。闪烁感刚好消失的重复频率叫做临界闪烁频率，经测定为46Hz。 第9章 数字电视基础

31. 采样频率的影响 • Motion continuity （连续性） • Do we see smooth motion or jerks • Flicker （闪烁） • Do we see the image flashing quickly 第9章 数字电视基础

32. Motion Continuity • 运动下的采样 第9章 数字电视基础

33. Motion continuity requirements • We are less sensitive to continuity than to flicker • Movies use 24fps • 80+ fps is typically more than enough • For humans, of course 第9章 数字电视基础

34. Flicker • Perceptible variations in brightness • We can easily detect lower frequency flicker • <40Hz (critical is 46) • Flicker is NOT motion continuity 第9章 数字电视基础

35. 电视机 第9章 数字电视基础

36. 第9章 数字电视基础

37. 彩色电视制式 • NTSC • 美国、加拿大等大部分西半球国家，以及日本、韩国、菲律宾 • PAL • 德国、英国等一些西欧国家，及中国、朝鲜等国家 • SECAM • 法国、及东欧国家 第9章 数字电视基础

38. World TV Standards NTSC PAL SECAM PAL/SECAM Unknown 第9章 数字电视基础

39. 兼容制式 • NTSC，PAL SECAM都是兼容制式 • 黑白电视机能接收彩色电视广播，显示的是黑白图像 • 彩色电视机能接收黑白电视广播，显示的也是黑白图像（逆兼容 ） 第9章 数字电视基础

40. 兼容的要求 • 既兼容又有彩色特性，彩色电视系统应满足 • 采用与黑白电视相同的一些基本参数，如扫描方式、扫描行频、场频、帧频、同步信号、图像载频、伴音载频等等。 • 将摄像机输出的三基色信号转换成一个亮度信号，以及代表色度的两个色差信号，并将它们组合成一个彩色全电视信号进行传送。在接收端，彩色电视机将彩色全电视信号重新转换成三个基色信号，在显象管上重现发送端的彩色图像。 第9章 数字电视基础

41. Y Y V RGB U 第9章 数字电视基础

42. 国际彩色电视标准 • 1961年ITU为每一种黑白电视制分配A～N中的一个字母，与NTSC， PAL和SECAM彩色电视制相结合，如我国大陆地区使用的PAL-D，…… 第9章 数字电视基础

43. 电视扫描和同步 • 扫描分类 • 非隔行扫描（逐行扫描）(progressive scanning) • 计算机显示器 • 隔行扫描(interlaced scanning) • 电视 第9章 数字电视基础

44. 显示器的发展 • Note that display technology is changing with the advent of LCD,Thin Film Transistor (TFT)-based monitors, DVDs and digital cameras, an alternative method of bringing the image to the screen, known as progressive scanning, has been created. 第9章 数字电视基础

45. 逐行扫描 • 电子束从显示屏的左上角一行接一行地扫到右下角，在显示屏上扫一遍就显示一幅完整的图像（一帧）. 第9章 数字电视基础

46. 隔行扫描 • 在隔行扫描中，电子束扫完第1行后回到第3行开始的位置接着扫，然后在第5、7、……，行上扫，直到最后一行。奇数行扫完后接着扫偶数行，这样就完成了一帧(frame)的扫描。 第9章 数字电视基础

47. 第9章 数字电视基础

48. 隔行扫描 • 隔行扫描的一帧图像由两部分组成： • 奇数场（奇数行组成）+偶数场（偶数行组成） 第9章 数字电视基础

49. 第9章 数字电视基础

50. 第9章 数字电视基础