第一节图像哪里来-电视机的原理
1．电视机的显像原理
电视机能够显像，主要是由于电视机内装有显像管。它是由锥形玻壳内的电子枪和两个互相垂直的偏转线圈构成的。在电路的控制下，玻壳内的电子枪负责发射电子。在电子枪发射的电子通过磁场时，一定会受到垂直两磁场的作用，由此而发生偏折。这里所说到的磁场也叫偏转磁场。当电子沿着偏折的方向撞击荧光屏表面的时候，就会显示亮点。当电子偏折角度不断变化时，无数的亮点组成连续不断的一条条的亮线。在这里，我们把这些有规律的亮线通过电路控制起来，然后再经过调色便可以使图像显示出来。
以前，彩色电视机较多采用的彩色显像管是三色显像管。这种显像管能把红、绿、蓝三幅单色影像同时显示在一个荧屏上，以此方式合成一幅彩色图像。然而，这种显像管的结构较为复杂，制造成本也相对较高。
彩色显像管可分为三类：三枪三束管、单枪三束管和自会聚显像管。为了显示彩色影像，在彩色显像管的荧光屏上涂有百万余个能发红、绿、蓝光的荧光小点。这些小点交错地排列起来，使之布满整个荧光屏。对于三枪三束彩色显像管而言，在其管颈部装有3支独立的电子枪，分别用来发射红、绿、蓝电子束。这些电子束对准并且击中与之相应的荧光点，在电视屏幕上利用相加混色法组成彩色图像。
第二类显像管-单枪三束彩色显像管，它是由一个电子枪同时发射三条电子束。光学系统是由三束公用的大口径的主透镜和一对会聚板组成。会聚板的功能是使两条边束实现会聚，因而图像清晰度高。分色板是条孔结构。
第三类显像管-自会聚彩色显像管，是一种新型显像管，采用了新型荧光粉，而且还提高了高压，提高了亮度。大多数情况下，荧光屏多采用黑底管技术。这样一来，不仅提高了其亮度和对比度，而且还改善了电视图像的质量。正由于此，才更适合人们在任何时间观看电视。此外，自会聚显像管还具有功耗低、寿命长、显像快、成本低等优点。
2．从拍摄到播放-电视信号的发展
（1）模拟信号
模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间发生连续变化，如目前广播的声音信号，或图像信号等。
模拟信号主要是与离散的数字信号相对的连续的信号，在自然界的各个角落里都有模拟信号的分布。而我们通常所说的数字信号，是人为地抽象出来的在时间上不连续的信号。电学上所说的模拟信号，主要是指幅度和相位都连续的电信号，此信号可以被模拟电路进行放大，并进行相加、相乘等运算。
模拟信号的特点是幅度连续（连续的含义是在某一取值范围内可以取无限多个数值)。模拟信号，其信号波形在时间上也是连续的，因此它又是连续信号。模拟信号按一定的时间间隔T抽样后的抽样信号，由于其波形在时间上是离散的，因此也称为离散信号。但此信号的幅度仍然是连续的，所以仍然是模拟信号。电话、传真、电视信号都是模拟信号。
模拟信号既可以用载波调制后传输，也可以将其数字化后用数字通信方式传输。当数字信号经过多次转换、中继、远距离传输后不会使信噪比恶化，而模拟信号经过多次中断后会产生额外的信噪比恶化，降低传输信号的质量，这是由模拟信号的数字化传输带来的好处。不仅如此，当模拟信号数字化以后能够更加方便地进行时分或码分多路传输，而且还能使信道的利用率得到有效提高。正是这个原因，才使得模拟信号的数字传输技术广泛应用于现代通信的各个领域，从有线的程控交换机到无线的GSM手机，从卫星数字电视广播到长途光纤通信，随处可见数字化的模拟信号。
（2）数字信号
①数字信号的概述
数字信号指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于数字电路进行处理，所以其应用较为广泛。
②数字信号的特点
无噪声积累、抗干扰能力强
由于数字信号的幅值为有限个离散值（通常取两个幅值)，因此数字通信在传输过程中虽然也受到噪声的干扰，但是当信噪比恶化到一定程度时，即在适当的距离采用判决再生的方法，再生成没有噪声干扰的和原发送端一样的数字信号，这样一来就可以实现长距离高质量的传输。
为了提高模拟通信中的信噪比，需要在信号传输过程中及时放大衰减传输的信号，这样一来，信号在传输过程中叠加上的噪声也不可避免地被同时放大。随着传输距离的增加，噪声累积也越来越多，使传输质量严重恶化。
便于加密处理
现如今，信息传输的安全性和保密性变得越来越重要。数字通信的加密处理与模拟通信比起来要容易得多，如话音信号，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理。
设备便于集成化、微型化
数字通信不需要体积较大的滤波器，而采用时分多路复用。设备中大部分电路是数字电路，往往通过大规模和超大规模集成电路来实现，所以功耗低、体积小。
便于存储、处理和交换
数字通信的信号形式和计算机所用信号一致，都是二进制代码，不仅便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换，这样一来，可使通信网的管理、维护实现智能化、自动化，占用信道频带较宽。
我们都知道一路模拟电话的频带为4kHz带宽，一路数字电话约占64kHz，这是因为模拟通信目前仍然还有生命力。随着宽频带信道（光缆、数字微波）被广泛利用（一对光缆可开通几千路电话)以及数字信号处理技术的发展（可将一路数字电话的数码率由64kb/s压缩到32kb/s甚至更低的数码率)，有利于解决数字电话的带宽问题。
便于构成综合数字网和综合业务数字网
采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，从而达到实现传输和交换的综合的目的。此外，电话业务和各种非话业务均可以实现数字化，构成综合业务数字网。
总上所述，我们可以知道数字通信具有很多优点，所以世界各国都在积极发展数字通信。最近几年，我国数字通信发展迅速，不断迈向高速化、智能化、宽带化和综合化。
③信号数字化过程
信号的数字化需要抽样、量化和编码三个步骤。经过这三个步骤得到的数字信号，可以通过电缆、微波干线、卫星通道等数字线路传输。在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，再经过后置滤波又恢复成原来的模拟信号。这里所说的数字化的过程，也可称为脉冲编码调制。
抽样
所谓的抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。
话音信号不仅在幅度取值上是连续的，而且在时间上也是连续的，因此它也是模拟信号。要使话音信号数字化并实现时分多路复用，首先要在时间上对话音信号进行离散化处理，这一过程叫抽样。在时间上，抽样后的样值序列是离散的，能够进行时分多路复用。然而也可将各个抽样值经过量化、编码变换成二进制数字信号。理论和实践证明，只要抽样脉冲的间隔T≤12fm（或≥2fm)(fm是话音信号的最高频率)，则抽样后的样值序列仍可还原成原来的话音信号。
量化
量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。
模拟信号在抽样之后也就变成了时间上离散的脉冲信号，不过其脉冲的幅度仍然是模拟的，如果想用数码来表示，还必须进行离散化处理。这样一来，就需要对幅值进行舍零取整的处理，这就是量化过程。量化有两种方式，但是大多数情况下，进行量化多采用有舍有入法，这样可有效减小误差。
实际信号可以看成量化输出信号与量化误差之和，因此只用量化输出信号来代替原信号就会有失真。通常情况下，可以把量化误差的幅度概率分布看成在-Δ/2～+Δ/2之间的均匀分布。量化失真功率与最小量化间隔的平方成正比，这是可以证明的。由此可见，最小量化间隔越小，失真也就越小。最小量化间隔越小，用来表示一定幅度的模拟信号时所需要的量化级数就越多，这样一来会使处理和传输更加复杂。正是这个原因，量化不仅要尽量减少量化级数，还要使量化失真看不出来。一般情况下，都用一个二进制数来表示某一量化级数，经过传输在接收端再按照这个二进制数来恢复原信号的幅值。所谓量化比特数是指要区分所有量化级所需几位二进制数。
从本质上来说，量化误差与噪声是有一定的区别的。这是由于任一时刻的量化误差都可以从输入信号求出，而噪声与信号之间就不存在这种关系。我们知道量化误差是高阶非线性失真的产物，然而量化失真在信号中的表现与噪声非常类似，同样也有很宽的频谱，因此人们称它为量化噪声，并且还用信噪比来衡量。
前面所提到的采用均匀间隔量化级进行量化的方法，即均匀量化或线性量化。然而，这种量化方式会造成这样的缺点：大信号时信噪比有余而小信号时信噪比不足。如果能够使小信号时量化级间宽度小一些，而大信号时量化级间宽度大一些，就可以使小信号时和大信号时的信噪比趋于一致。实际上，这种非均匀量化级的安排，也就是非均匀量化或非线性量化。大多数情况下，由于模拟视频信号要经过校正，而校正类似于非线性量化特性，数字电视信号多采用非均匀量化方式，可有效减轻小信号时误差的影响。
对于音频信号的非均匀量化而言，同样也是采用压缩、扩张的方法，即在发送端对输入的信号进行压缩处理再均匀量化，与之相应地在接收端再进行扩张处理。
现在，国际上普遍采用容易实现的A律13折线压扩特性和μ律15折线的压扩特性。此外，我国还规定采用A律13折线压扩特性。在采用13折线压扩特性之后，小信号时量化信噪比的改善量高达24dB。然而，这是依靠牺牲大信号量化信噪比（亏损12dB）得到的。
编码
编码是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号流。
经过抽样、量化之后，信号仍然不是数字信号，需要把它转换成数字编码脉冲，才能得到数字信号。二进制编码是最简单的编码方式。具体来讲，就是用n比特二进制码来表示已经量化了的样值，每个二进制数相对应地就有一个量化值，我们再把它们排列起来，从而得到由二值脉冲组成的数字信息流。在接收端，编码过程可以按所收到的信息重新组成原来的样值，再经过低通滤波器恢复原信号。用此种方式组成的脉冲串的频率等同于抽样频率与量化比特数的积，称之为所传输数字信号的数码率。由此可知，抽样频率越高，数码率就越高，量化比特数也越大，所需要的传输带宽也越宽。
编码在通信理论中分为两大类：信源编码和信道编码。这里所说的信源编码，也就是将信号源中多余的信息除去，从而形成一个适合用来传输的信号。为了抑制信道噪声对信号的干扰，常常需要对信号进行再编码，编成在接收端不易被干扰搞错的一种形式，称之为信道编码。为了尽量避免干扰，花费的时间会更长，传送一些多余的重复信号，就会占用更多的频带，这在通信理论中是一条基本原理。
（3）模拟信号与数字信号的区别
①模拟信号与数字信号
对于不同的数据而言，进行传输时必须转换为相应的信号。一般情况下，模拟数据采用模拟信号，例如用一系列连续变化的电磁波（如无线电与电视广播中的电磁波)，或电压信号（如电话传输中的音频电压信号）来表示；而相对于数字数据来说，则多采用数字信号，例如用一系列不断变化的电压脉冲（如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0）或光脉冲来表示。如果采用连续变化的电磁波来表示模拟信号时，由于电磁波本身既是信号载体，又当作传输介质；而如果采用连续变化的信号电压来表示模拟信号时，它一般通过传统的模拟信号传输线路（例如电话网、有线电视网）来传输。采用不断变化的电压或光脉冲来表示数字信号时，通常需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点。
②模拟信号与数字信号之间的相互转换
一般情况下，模拟信号通过PCM脉码调制方法量化为数字信号，也就是说让模拟信号的不同幅度分别与不同的二进制值对应。一般而言，数字信号通过对载波进行移相这一方法转换为模拟信号。在日常生活中，计算机、计算机局域网与城域网中都使用二进制数字信号。目前为止，实际传送于计算机广域网中的不仅有二进制数字信号，而且还有由数字信号转换而得的模拟信号。二者之间，数字信号是更具应用发展前景的。
3.世界十大电视塔（截止到2009年）
（1）加拿大多伦多电视塔
加拿大第一大城市-多伦多，是加拿大电视、广播（英语节目）中心。加拿大多伦多电视塔是多伦多的象征，高约553.34米，矗立在安大略湖畔，备受世人关注。电视塔以加拿大国家铁路公司英文缩写命名，故称CN塔。由于该塔的设计新颖、独特，一建成便誉满全球。
