液晶电视基础知识与测试.docx
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液晶电视基础知识与测试
一、电视制式基础
彩色电视制式概述
彩色电视制式就是对彩色电视信号进行加工、处理和传输的特定方式。
目前世界上的电视系统分为3大基本体系:
NTSC、PAL及SECAM。
NTSC:
正交平衡调幅制,由美国发明。
PAL:
逐行倒相调幅制,由德国提出。
SECAM:
顺序传送彩色与存储制,由法国所开发。
三种电视制式具有以下共同点:
(1)、彩色电视和黑白电视可以兼容。
(2)、彩色电视信号是由电亮度信号和色度信号组成。
(3)、色度信号和亮度信号共用同一频段。
NTSC制彩色电视
NTSC制概述
1953年美国研制成功了世界上第一个兼容性彩色电视制式,就是NTSC制。
NTSC是NationalTelevisionSystemCommittee(国家电视制式委员会)的缩写词。
按色度信号处理、传输特点,称为正交平衡调幅制。
NTSC的原始规格是传送单色信号(黑白影像)及声音,每个频道的占用频宽为6MHz,但是与前一个频道必须保留的旁通带间隔,实际使用频宽,影像传送为AM(调幅)调变方式载波传送,声音为FM(调幅)调变方式载波传送。
声音载波位于频道高频末端、占用频宽,因此实际影像亮度信号(Y)使用频宽为。
如图1所示:
图1NTSC制频道分配
后来为了彩色化,但又要保持与原系统兼容,因此在不变动原始规格的要求下,在(一般略称为的位置,以90度交错方式在亮度信号的波谷间插入色度信号(C),调变幅度为,如此便可兼容原黑白系统。
波形如图2所示:
图2NTSC制波形
NTSC制的主要参数及特点
A.NTSC-M(美国制式)主要参数:
场频fV=Hz(60Hz);行频fH=525×fV/2=;每帧525行;图像信号标称带宽为伴音与图像载频之差为;彩色副载波频率fSC=。
B.主要特点:
(1)色度信号编、解码方式最简单。
(2)容易实现亮、色度信号的分离。
(3)无影响图像质量的行顺序效应。
(4)色度信号的相位失真对重现图像的色调影响大,相位敏感性。
PAL制彩色电视
PAL制概述
为了克服NTSC制的相位敏感性,1962年德国提出PAL制。
PAL是“PhaseAlternationLine”逐行倒相的缩写。
按色度信号的处理特点,PAL制又称逐行倒相正交平衡调幅制。
PAL制是在对色度信号采用正交平衡调幅的基础上,将其中一个色度分量(FV分量)进行逐行倒相,在发端周期性地(半行频)改变FV分量的相序,在收端采用平均措施,以减轻传输相位误差带来的影响。
PAL制色度信号数字表达式为:
F=(B-Y)sinwSCt±(R-Y)coswSCt=FU±FV。
PAL制色同步信号有两个功能:
一是给接收机恢复副载波提供一个基准频率和相位;二是给FV提供一个极性切换信息,使接收机收到色度信号后,能识别哪一行是+FV,哪一行是-FV。
PAL制色同步信号和NTSC制色同步信号的波形,以及它们插入到视频信号中的位置完全相同,它与NTSC制色同步信号的最大区别在于:
PAL制色同步信号中副载波是逐行倒相的,即NTSC行为+135°,PAL行为225°。
PAL制主要优点
①克服了NTSC制相位失真敏感的特点。
由于电视信号受到发送端与接收端传输系统非线形影响,非线形失真是不可避免的,尤其在传输过程中会产生微分相位失真,而这种失真与亮度电平有关。
彩色电视信号是把色度信号叠加在亮度信号上传送的,对不同的彩色,亮度电平是不同的。
所以NTSC制中,微分相位失真非常敏感。
PAL制中利用接收端超声延时线的平均作用,使色度信号相位容限失真提高到±40°。
②PAL制色信号对不对称边带传输具有较强抗御能力。
传输系统元器件的不稳定性,会造成色度信号在传输过程中抑制部分上下边带,从而又引入了相位失真。
实践证明,PAL制彩色电视接收机中的超声延时线的频率特性,对这种不对称边带所造成的相位失真,有较强的抗御能力。
③多径接收对PAL制影响较小。
多径接收是指接收天线获得的信号,既有发射台天线直射波信号,还包括来自一个或多个建筑物的发射波信号。
前者称主波,后者称回波。
回波对亮度信号的影响将产生双重或多重黑白图像。
这种影响对不同制式的彩色电视有较大的差别,PAL制对多径接收影响最小。
PAL制主要缺点
①存在“百叶窗”效应。
②PAL制设备比NTSC制复杂、成本高。
主要原因:
处理PAL制信号比NTSC制复杂。
③彩色清晰度比NTSC制低。
主要原因:
PAL制色度信号在接收机中采取两行电平均,这对于相邻两行色度信号内容有差别时,平均的结果,必然导致两行各自模糊,使垂直清晰度下降。
SECAM制彩色电视
SECAM制概述
SECAM制彩色电视是法国工程师亨利·弗朗斯在1956年提出,1959年开始研制,1966年研制成功。
SECAM制是法文顺序传送彩色与存储缩写词开头字母。
为了克服NTSC制相位敏感而研制了PAL制。
SECAM制中对R-Y、B-Y两个色差信号,采用逐行传送,因而在同一个时间内,在传送通道中只存在一个色差信号,也就不会发生两个色差信号互串现象。
SECAM制是用错开传输时间的办法来避免两个色差信号互串及因此而产生的彩色失真,所以SECAM制是一种顺序——同时制。
SECAM制调制方式
SECAM制对副载波的调制方式采用调频。
这样,在传输中引入的微分失真将不会对大面积的彩色产生影响。
SECAM无需色同步信号传送基准,SECAM的色同步信号只是一个行顺序识别信号。
它的功能是把编码器哪一行发红色差信号和哪一行发蓝色差信号的信息传送给接收机。
SECAM制采用副载波频偏来传送彩色信息,兼容效果不好。
因为无彩色的图像,色差信号应为零,NTSC制、PAL制就不存在副载波干扰。
SECAM制则不同,副载波仍然存在,对亮度信号产生了干扰。
为了解决SECAM制兼容效果不好的问题,采用了两个措施:
一是按一定的规律对副载波进行逐场、逐行的定相处理,也就是使相邻场的副载波相位相反(逐场倒相)。
这样同一色差信号相邻场的副载波光点有相消作用。
还有一个措施是,采用附加行间倒相措施,进一步减少人眼跟踪上移时对各场光点图像的分辨力。
兼容效果也得到了改善。
还有降低色度信号幅度,这一措施将减少干扰光点的可见度效果更显著。
但同时降低了色度信号的信噪比,亮度串色的影响也将变得严重起来,甚至当亮度突变时,可能使接收机中的鉴频器不能正常工作。
所以在SECAM制彩色信号形成过程中,有两次预加重处理,第一次预加重对视频色差信号进行,称视频预加重。
第二次预加重对已调副载波进行,称高频预加重。
和NTSC制、PAL制一样,SECAM制同样要有色同步信号,只不过与前两者作用不一样。
SECAM制色同步信号,是一个行顺序识别信号,它的功能是把编码器中哪一行发R-Y、哪一行发B-Y信号信息传送给接收机,以便接收机解码器中电子开关工作状态发生错误时给予纠正,否则会产生彩色失真。
SECAM制同步信号,不是每行都传送,而是在每行消隐期后,后均衡脉冲之后9行内传送,即第一场的第7行至第15行,第二场的320行至328行。
色同步信号是由行电流锯齿波经限幅成梯形波,对副载波调频而成。
SECAM制的主要特点
A.在NTSC和PAL制中,两个色差信号是同时传送的。
SECAM制与它们不同,两个色度信号不是采用同时传送,而是采用了顺序传送的方法。
比如,第n行传送(R-Y),第n+1行传送(B-Y),……这样,由于两色度信号不同时出现,就从根本上消除了两色度信号间的互相串扰问题。
此外,由于亮度信号Y仍是每行都传送的,即存在Y与(R-Y)或(B-Y)同时传送的问题。
从这个意义上来说,SECAM制常被称为顺序——同时制、而NTSC制和PAL制的Y、(R-Y)、(B-Y)三个信号是同时传送的,因而被称为同时制。
B.SECAM制中,发送端对(R-Y)和(B-Y)两个色差信号采用了行轮换调频的方式。
因之,在接收端需采用一个行延迟线,使每一行色差信号可以使用两次。
在被传送的一行及未被传送的下一行(经过行延迟后)再使用一次,从而填补了未被传送的一行所缺的色差信号,这一处理方法称为存储复用技术。
对色差信号采用调频制具有如下优点:
第一,传输中引入的微分相位失真对大面积彩色的影响减小,故微分相位容限可达±40°;第二,由于反映色差信号幅度的调频信号的频偏不受非线性增益的影响,所以色度信号不受振幅失真及幅度型干扰的影响;第三,由于不采用正交平衡调幅、因此也不必传送色度副载波的相位基准信息。
C.为了传送两个色度分量,就必须采用两个副载波频率。
由于已调频波的瞬时频率会随图像内容而变化,所以也无法实现亮度信号与色度信号的频谱间置,因而彩色副载波会对画面产生较严重的光点干扰。
为减小这一干扰,SECAM制采用了对彩色副载波强迫定相的方法。
具体定相措施如下:
①逐场倒相,即相邻场的彩色副载波相位相反;
②三行倒相,即每逢三行将彩色副载波倒相一次。
通过这些强迫定相措施,再加上相邻行的彩色副载波具有不同的频率,就可使彩色副载波干扰的光点可见度下降,从而改善兼容性。
D.SECAM制逐行轮换传送色差信号,使彩色垂直清晰度下降。
对有垂直快速运动的画面,其影响将有所反映。
此外,SECAM制也存在着行顺序效应,且属于行顺序工作的原理性缺陷。
而PAL制与之不同,只是在存在误差的情况下引起串色,才表现出行顺序效应。
电视系统代号说明
NTSC-M为美国标准频道(仅日本不同),声音中频,NTSC彩色系统。
PAL-B/G为欧洲标准频道,声音中频,PAL彩色系统。
PAL-I为欧洲标准频道,声音中频,PAL彩色系统。
PAL-D为OIRT标准频道,声音中频,PAL彩色系统。
PAL-M为美国标准频道,声音中频,PAL彩色系统(M频率)。
PAL-N为美国标准频道,声音中频,PAL彩色系统(N频率)。
SECAM-DK为OIRT标准频道,声音中频,SECAM彩色系统(ME)。
SECAM-L为法国特定频道,声音中频(AM),SECAM彩色系统(French)。
主要彩色电视系统如表1所示:
NTSC
M
PAL
B,G,H
PAL
I
PAL
M
PAL
N
SECAM
D,K,K1
SECAM
L
SECAM
B,G,H
彩色副载波
4.
4.
3.
3.
80R80B4.025000
扫描线数
525
625
625
525
625
625
625
625
扫描线频率
15625
15625
15625
15625
15625
15625
声音中频
图场频率
50
50
50
50
50
50
声音信号
FM
FM
FM
FM
FM
FM
AM
FM
彩色副载波调变方式
AM直角调变方式
FM
视频频带宽度
5
6
6
5
声音预强调
75us
50us
50us
75us
75us
50us
----
50us
声音调变
25K
50K
50K
25K
25K
50K
----
50K
表1主要彩色电视系统规格表
美国向、日本向、欧洲向、中国向的区别:
如表2所示
美国向
日本向
欧洲向
中国向
TVSYSTEM
NTSCM
NTSCM
PALD/KB/GI
SECAML
PALD/K
VHFLOW
~
MHZ
~
MHZ
~
MHZ
~
MHZ
VHFHIGH
~
~
~
~
UHF
~
~
~
~
PICTUREIF
SOUNDIF
频道带宽
6MHZ
6MHZ
7MHZ
8MHZ
伴音载频
其它
V-CHIP
CLOSEDCAPTION
TELETEXT
表2美国向、日本向、欧洲向、中国向区别列表
二、AUDIO部分
电视Audio制式
①BTSCSystem(USA,Taiwan)
Input
Userselect
Loutput
Routput
Mono
Mono
CH1
CH1
SAP
CH1(Ornosound)
CH1(Ornosound)
Stereo
CH1
CH1
SAP
(CH3)
Mono
CH1
CH1
SAP
CH3
CH3
Stereo
CH1
CH1
Stereo
Mono
CH1+CH2
CH1+CH2
SAP
CH1+CH2(Ornosound)
CH1+CH2(Ornosound)
Stereo
CH1
CH2
表3BTSCSystem(USA,Taiwan)
②EIA-JFM-FMSystem(Japan)
Input
Userselect
Loutput
Routput
Mono
Mono
CH1
CH1
Stereo
CH1
CH1
Stereo
Mono
CH1+CH2
CH1+CH2
Stereo
CH1
CH2
Dual
Main
CH1
CH1
Sub
CH2
CH2
Main+Sub
CH1
CH2
表4EIA-JFM-FMSystem(Japan)
③NICAM[B/G,D/K,I,LJ,AML,FM[Germany,A2]System(Europe,China)
Input
Userselect
Loutput
Routput
Mono
Mono
CH1
CH1
Stereo
CH1
CH1
Stereo
Mono
CH1+CH2
CH1+CH2
Stereo
CH1
CH2
Dual
SoundA
(1)
CH1
CH1
SoundB
(2)
CH2
CH2
SoundA+B(1+2)[option]
CH1
CH2
表5NICAM[B/G,D/K,I,LJ,AML,FM[Germany,A2]System(Europe,China)
NICAM(数字丽音)的基本原理
NICAM概述
NICAM(数字丽音)是NearInstantaneousCompandedAudiomultiplex的缩写词,意为“准瞬时压缩与扩展声音多路复用”,是右英国广播公司(BBG)开发研究成功的,由于其数据传输率为728Kbps,因此,这种数字声频被称为NECAM-728。
这种电视伴音的数字技术既可以用于地面广播,也可以用于卫星电视广播。
它具有模拟电视声音不可比拟的优点,在NICAM通道中,既可以传送立体声节目,也可以传送双语节目,还可以传送数字信息。
具有传送的声音动态范围大、音质好、信噪比高、串音小等优点。
它研究成功,很快得到广泛应用,在西欧、北欧、东南亚和香港等一些国家和地区相继开展了NICAM广播业务。
由于该种技术所传送的声音美丽动听,所以香港地区称为“丽音”。
我国的一些电视台已经开始或正在积极准备进行PAL-D制的NICAM数字声广播。
由于我国电视广播制式的特点,无法直接套用它国的NICAM广播制式。
因此,在PAL-D制NICAM广播标准中,确定载频位置、载频幅度、信号带宽3个重要参数将是十分关键的问题。
在PAL-DNICAM标准中,载频规定在,PAL-DNICAM载频相对于图像载频电平为-25dB,带宽为40%余弦滚降,在这3个主要指标中,载频位置是最重要,也是最难确定的。
目前,英国和我国香港地区使用PAL-1制NICAM广播方式,其数字声中间载频为,相对于图像的电平为-20dB,带宽为100%升余弦滚降;瑞典、挪威等使用PAL-B/C制NICAM广播方式,其数字声中间载频为,相对于图像的电平为-20dB,带宽为40%升余滚降。
还有一些国家采用了NICAM制广播,其数字声中间载频为,相对于图像的电平为-27dB,带宽为40%升余弦滚降。
NICAM信号的产生
NICAM信号的产生,主要基于CCITT国际电报电话咨询委员会规定的J17建议中给出的预加重特性标准。
当有音频信号并且分为左、右两个声道或A、B两路送入NICAM信号编码器时,首先要经过预加重网络进行处理,再进入模/数变换电路,如图所示。
音频信号首先经预加重处理的目的是使音频信号在模/数变换和电视恢复等过程中产生的噪声得以降低。
音频信号经预加重处理后,又经低通滤波器进行滤波,以避免取样时产生的频谱折转混叠。
音频中的两路信号经各自的预加重和低通滤波后,一同送入模/数转换电路,进行二进制数码编程。
在这一过程中,音频的取样频率为32kHz,带宽为16kHz,产生的二进制数据为14bit。
14bit的音频信号码流,经压缩器压缩到10bit后再加入1bit的奇偶校验位,使之形成1bit的信号码流。
然后送入位元交织电路。
1bit的奇偶校验位的作用,是为电视接收机中的解码器提供检查错误的依据,以使解码器正确无误地恢复原始信号。
为防止干扰和提高系统的稳定性,减少出现多位误码对所传数据造成的影响,对数据信号施以“位元交织”处理,即把原来的数据码序打乱,再按一定的规则重新排列。
这样经过交织后的信号码流,即使在传输和接收机产生若干位的连续差错,在解码器中经交织处理恢复原来的数据次序,这些误码将分散到不同的取样值中去,从而使一个样值中出现多个错误的概率大为下降,提高了信号的抗误码能力。
图3NICAM信号编码方框图
NICAM信号的发射
由NICAM信号编码产生的二进制数据流,要与AM图像和FM模拟声音一起发射出去,供接收端使用。
但是,如果只是随意对其进行叠加,必将造成相互干扰,为此,为降低数字声信号调制载波能量对FM模拟声音信号和图像信号的干扰,对交织后的数据流还要进行扰码处理,即向已经交错的数据加入伪随机二进制的数据流,以及40%的余弦滚降型滤波。
当脉冲数字编码完成后,主要是对其进行调制。
调制方法主要采用差分正交相移键控(DQPSK)数字调制方式。
调制后的数字声信号和调频的模拟声音信号及调幅的图像信号进行相加,由RF发射机通过天线发射出去。
其工作方框图如图4所示:
图4NICAM信号调制、叠加、发射方框图
NICAM信号的解调
调谐器
检错
去交织
准分离解调
滤波器
去加重
去加重
滤波器
带通
滤波器
NICAM扩展
D/A
DQPAK解调
扰码
复原
天线
R(B)
L(A)
数字声信号,首先要经调谐器进入准分离声音解调电路,得到中心频率为(PAL-D制NICAM)的数字载波信号,然后再送到数字处理通道。
如图5所示:
图5NICAM信号解调方框图
在数字声处理通道中,由DQPSK解调出NICAM信号码流,再经扰码复原电路,取出数据流中的随机数据。
然后根据存储器中保存的管理程序去掉交错恢复位元顺序,变成原来的11位字,然后再按数据发送的标定系数把这些字扩展成11位字的形式,并在奇偶校验位的基础上纠正错误,解码后获得14bit的实时数据流,它含有左、右声道或A、B声道的信号。
利用数/模变换,还原出声音信号。
MTS立体声﹑双语声播出系统的架构
概述
我们国家使用的电视播出系统是采用NTSC规格,与美国采用的方式是一样的,其间频率分为VHF(Lo)(90~108MHz)﹑VHF(Hi)(170~222MHz)﹑UHF(470~770MHz)三个波段,影像(Video—视讯)是采波幅调变方式(AM—AmplitudeModulation),声音(Audio—音讯)则是采频率调变方式(FM—FrequencyModulation)。
每一电视频道的频宽为6MHz,影像载波中心频率在频宽最低点加MHz的位置,声音载波中心频率在频宽最高点减MHz的位置,而影像与声音载波中心频率的差为MHz。
如图6所示:
图6NTSC播出系统频谱
MTS播出系统架构
MTS(MultiChannelTelevisionSound)是NTSC独有的立体﹑双语播出系统。
其发展的目的在于提高电视声音传送的品质和多元化,MTS系统更提供了原先无此一系统的兼容性,让使用较旧电视的收视户也能听到立体的混合单音声,可以将电视的声音处理为立体(Stereo)的方式播出,也可以提供副声道(SAP--SecondAudioProgram)作为第二语言的播出服务。
MTS播出系统架构包含了下列数项规格:
①主载波音频讯号:
调频方式的主载波音频讯号提供了左﹑右声道的和,频宽(BandWidth)为50~15KHz,并装置有预加强(Pre-emphasis)电路,传统而无MTS系统的电视亦可接收此波段的混合单音声(MonoSound)。
②副载波音频讯号:
调幅方式的副载波音频讯号提供了左﹑右声道的差,频宽为50~15KHz,并装置有抑制杂音系统及压缩器,而传统且无MTS系统收不到此波段的混合声音。
③导引讯号:
导引讯号(Pilot)提供了激活立体播出编码器(Encoder)及立体接收的译码器(Decoder)的工作,在配备MTS系统的家用电视与录像机上并可激活其指示灯。
④第二语言载波音频讯号:
调频方式第二语言(SAP)载波音频讯号提供另一种声音频道的选择,频宽为50~10KHz,且装置有抑制杂音系统及压缩器,在外语节目与新闻中极为方便。
⑤专业频道讯号:
专业频道讯号提供语音(Voice)和资料(Data)传送的功能,前者可利于电视工作人员联络通讯用,后者可传送文字(Text)或数据资料,最常用于播出节目单的翻页表。
三、对信号中心的学习与认识
信号中心整体布局图
图7
画面清单
设置的画面如下:
全白画面、方格画面、单像管画面、彩条、动画、灰阶、单色R/G/B、康乃馨
各画面检测目的
P1:
WHITE
Performance:
白画面是含有色同步脉冲的一个全屏的pattern
Usage:
检查亮度控制回路、色温、亮度均匀度、panel暗点及其它杂讯干扰。
P2:
CROSSHATCH
Performance:
12条白色水平线、16条白色垂直线在黑色背景上排列成正方格。
水平线和垂直线交叉在中心形成白点。
Usage:
检查画面是否倾斜、切边及其它杂讯干扰。
P3:
MONOSCOPE
Performance:
6个圆圈将画面分成三个区(A、B、C);大圆外有对称的标识尺线;小圆内有不同分辨率的识别线。
Usage:
1、圆用来检查几何和非线性失真。
2、中心与四角的小圆内标识的数字分别表示相应的分辨率(如:
画面模糊等)。
3、大圆外标识的数字检查画面位置及size大小的正确性(如:
倾斜、位置偏移等)。
P4:
灰阶
Performance:
16个等宽的竖条,最左端为黑阶,最右端为白阶。
Usage:
用来直观地检查灰度轨迹层次分明、无杂讯干扰。
如显示异常,则可见彩色、水波纹干扰或灰阶相连等。
P5:
动画
Performance:
画面由DVD随机播出。
Usage:
测试响应时间。
异常时,画面出
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