电视图像是怎样显出来的

电视的基本过程就是用传送电信号的方法来传送活动图像。电视摄像管把被摄图像自左而右、自上而下地逐点变成电信号，并传送给电视接收机。那么，电视接收机又是怎样显出图象的呢？

在收音机里，我们用扬声器把音频电信号变成声音；在电视接收机里，我们是用电视显像管把图像电信号还原成原来的图像。电视显像管的工作原理，基本上和示波管一样。本文标题旁画出了它的外形图。它的外壳是玻璃的，内部抽成真空，管前平面部分就是用来显像的荧光屏幕。屏幕玻璃内壁涂着一层荧光物质，受到电子轰击时能发出光来。不同的荧光物质能发出不同颜色的光。在电视机中要发白光，用的是硫化锌与硫化镉的混合物。

图1画出了显像管的剖面原理图。阴极、控制极、加速极、第一阳极和第二阳极构成了能发射高速电子束的电子枪。最左端的阴极由灯丝加热后，会发射出大量电子来。在阴极外面罩有一个带孔的金属圆筒，叫控制极。控制极的作用就像电子管的栅极，其上加有几十伏负电压，改变负电压的大小能控制从小孔飞出的电子的数目。图像电信号就加在这个电极上。控制极前面不远处的一个带孔金属圆片是加速极。上面加有几百伏正电压，对阴极发射出的负电子产生吸引力，使它们朝着加速极方向飞过来。加速极前面还有几个带孔金属简。直径较大的一个是第一阳极，上面也加有几百伏的正电压。直径较小的两个用导线连在一起，是第二阳极，它通过导电弹簧片与显像管漏斗形部分内壁的导电膜相连。在导电膜也即第二阳极上加有1万多伏的高电压，使飞向加速极的电子得到进一步的加速。同时，第二阳极与第一阳极间的电场对电子的运动发生影响，把电子会聚成束（聚焦）。高速的电子束轰击荧光屏，屏幕上就出现了一个光点（图1）。目前生产的新型电视显像管多用这种静电聚焦的办法，例如常见的35ЛК2Б、43ЛК2Б等型号。还有一种磁聚焦法，是利用套在管子尾部的聚焦线圈所产生的磁场来影响电子的运动，从而产生聚焦作用。磁聚焦的显像管的电子枪结构比较简单，没有加速极和第一阳极，只有第二阳极对电子起加速作用。比较老式的显像管，如40ЛК1Б等，多用这种办法。

但是，仅仅在显像管屏幕上出现一个光点还不够。要显出图像来，首先要让光点按一定规律很快地在屏幕上移动，这就是电子束的扫描。目前广播电视都用直线扫描法（见图2）。电子射线在屏幕上以等速度从左向右扫过，这叫做行扫描。行扫描线并不是完全水平的，而是稍微向下倾斜。每扫完一行，电子束就突然水平地跳回左端，刚好处在前一行的下面，然后开始扫下一行。这样一行行从上到下的扫描，叫做帧扫描。扫描的行数很多，一般都是几百行（图2中为简明起死，只画出了9行），而且扫描速度极快，扫完这几百行，也就是扫完整个屏幕，只需要几十分之一秒的时间。因此，由于眼睛的惰性，以及荧光幕的“余辉”（电子束扫过幕上某一点时，亮点不是一下子消失，而是在很短的时间内逐渐消失），眼睛看到的就不是移动的光点，而是一帧光亮的面——“光栅”。电子射线在扫完一个光栅的最后一行时，立刻又跳回屏幕上端再顺序扫描第二个光栅。由于光栅很快地不断重复，一般每秒钟要重复几十次，所以人眼看到的光栅就是稳定的。在电视广播中，光栅是长方形的，宽度和高度之比为4:3。

电视显像管中的扫描是靠管子颈部套着的偏转线圈来实现的。图3说明行偏转线圈对电子束的作用。这个线圈所产生的磁力线是垂直于水平面的。我们知道，运动电子通过与运动方向相垂直的磁场时，会改变原来的方向，在垂直于磁场的平面内偏转，偏转大小取决于磁场强弱。因此，如果行偏转线圈中的电流是交变的，那么所产生的磁场强度也随着变化，电子束就可以在荧光屏的水平方向上移动了。实际上，在行偏转线圈中流过的是如图4a所示的锯齿形电流。电流从负最大值起均匀增加，经过零点到达正最大值。与此相应，电子束从屏幕左端开始，等速地向右移动，经过中点到达右端，扫完一行。这一段时间是扫描正程。然后，电流很快的跳到负最大值，电子束也就很快的跳回屏幕左端，这一短暂时间是扫描逆程。此后，电流又始增长，使电子束扫描下一行。根据同样的道理，为了使电子束在垂直的（上下的）方向上移动，就需要在管子颈部套上一对和行偏转线圈相互垂直的帧偏转线圈（图5）。帧偏转线圈产生水平方向的磁场，因而可以使电子束在垂直的方向移动。帧偏转线圈中也通以锯齿形电流（图4b），因而能产生从上到下的帧扫描。不过这个锯齿形电流的周期要比行扫描锯齿电流的周期长得多。因为每扫过一行只希望电子束在屏幕上均匀向下移动一个很小距离。只是当电子束扫完屏幕上的所有各行，即扫完一帧以后，电子束才从屏幕的上端移到最下端，帧扫描锯齿电流的正程才告结束，然后电子束迅速地跳回屏幕上端再扫下一帧。

显像管光点亮度取决于第二阳极电压的大小和电子束的电流强度（束中的电子数）。在实际应用中，第二阳极电压是固定的，这时亮度就决定于电子束的电流强度了。这个电流强度是由控制极电压来控制的。由此可见，如果在控制极加的是固定的电压，那么，电子束的电流强度不变，因此，扫描出来的光栅各点亮度相同。但是，如果把电视接收机收到的图象电信号加在控制极上，那么，光栅中各点的亮度就受到图像电信号的控制，和原图像上各点的亮度相对应：原图像上的点较亮，光栅上的对应点也较亮；原图像上的点较暗，光栅上的对应点也较暗。这样就重新显出了原来的图像。

我们知道，图像电信号是由电视摄像管用同样的扫描方法产生的。为了正确的重显图像，显像管电子束的扫描必须和摄像管电子束的扫描完全一致。它们的每一帧、每一行都要同时开始，扫描的速度也要完全相同。摄像管中在扫第几行，显像管中也在扫第几行；摄像管中在扫那一个点子，显像管中也在扫位置完全对应的点子。或者说，摄像管中和显像管中的电子束运动应当是“同步”的。图6用一个最简单的比喻，来说明电子束的同步作用。

如何保证电子束的同步呢？最彻底的办法是在摄像管和显像管中用同一个扫描发生器。对广播电视来说，这是不可能的。不过，锯齿电流形状很简单。只要两个扫描发生器所产生的各个“锯齿”都从相同的瞬间开始（例如图4a中的0、t\(_{1}\)、t2……），那么，这两个锯齿波就是同步的了。在电视发射台中，有一个行同步信号发生器和一个帧同步信号发生器，分别发出一系列的脉冲。前者的脉冲重复频率等于行扫描周期T行（图7a），后者的重复频率等于帧扫描周期T帧（图7b）。这些脉冲一方面送到摄像机中，分别去控制行、帧扫描发生器各个“锯齿”开始的瞬间，另一方面，也和图像信号一起通过无线电波传送到电视接收机中，去分别控制接收机中的行、帧扫描发生器各个“锯齿”开始的瞬间。这样，摄像管和显像管中的电子束就得到了同步，显像管就能准确地重显所传送的图像了。（张家谋）