谈谈电视机的清晰度

有的同志看了23厘米（9寸）荧光屏电视机的图象后，说是图象太小了，不清楚，猜想大尺寸荧光屏电视机的图象一定会清楚些；可是有的同志看了大荧光屏电视机的图象后，也说不够清楚，这是怎么回事呢？其实，按国产电视机的标准规定，图象中心部分的清晰度应不低于450线，边角部分应不低于300线，符合这一标准的电视机，不论荧光屏尺寸的大小，图象的清晰度都应差不多，这样的清晰度对人眼来说已能相当满意了。为什么还有不清楚的感觉呢？下面我们谈谈与电视图象清晰度有关的几个问题：

观看者与荧光屏之间的观看距离是依荧光屏尺寸大小而定的，一般应为荧光屏高度的4～6倍（见图1）。这一原则是根据人眼在观察景物时，在视角15度范围内能不费力地看清楚景物并通过不同的人观看图象大量统计计算出来的结果。超过15度视角范围，虽然能看得见，但需不时地转动眼睛，时间长了就比较费力。按着这个原则，对于23厘米荧光屏的电视机，合理的观看距离应是0.7米左右，而对47厘米荧光屏的电视机，合理的观看距离应是1.5～2米。在这样的观看距离上，观看23厘米、47厘米的电视机的清晰度基本上一样，而且看起来最省力。若观看距离太近，会感到图象不清楚，并能看出光栅结构，缺乏真实感；若距离太远，当然看不清楚，并有图象太小的感觉。这么说，大尺寸荧光屏电视机还有什么优点呢？其实，大尺寸荧光屏电视机的优点不在于图象清晰度，而在于图象较大时，艺术效果、真实感较好，就象大银幕电影比小银幕电影效果要好一些一样。同时，在实用中，荧光屏大的电视机由于容许的观看距离远了，自然容纳的观众多些；而且对于视力不好的人，图象大些容易看得清楚，这也是很自然的事，但这并不是图象清晰度增加了。一般来说，大荧光屏电视机适合集体单位使用，家庭用的电视机，尺寸小些也够了。

电视图象的清晰度是怎样决定的呢？因为电视图象是供人观看的，所以电视图象的清晰度取决于人眼观察图象细节的分辨能力。如果有两个黑点相距很近，虽然它们之间还有白色部分存在，但当这两个黑点与我们眼睛有一定距离时，眼睛就分辨不清是两个黑点而看成一个黑点。这说明人眼分辨景物细节有一定限度，叫作人眼的分辨能力。人眼的分辨能力就用这两个黑点在刚能分辨时，人眼所张的视角来衡量，见图2。经过对许多人大量统计平均的结果，这个视角一般为1～2分，对于运动景物上细节分辨能力还要下降。前面已谈到，人眼观察图象最适宜的视角是15度，按每度60分计算，相当于900分，若取人眼的分辨能力为2分，那么在15度的范围内，人眼就能分辨450个黑点，也就是450根线条，因此，电视图象中心部分清晰度有450线就够了。当然这是一个一般的要求。如果人们集中注意力、努力观察图象中某一局部细节的话，这时人眼的分辨力会提高些，就会感到图象不够清楚，但这并不属于一般观看电视的情况。

我国的广播电视标准规定一帧图象扫描625行，是考虑了很多因素后决定的，其中最主要的一个因素就是图象清晰度。一般扫描行数与能分辨的线数并不相等，平均取分辨线数为扫描行数的0.7倍，这是因为被摄景物上的细节并不总能与电视摄象管中的扫描行对准的缘故，所以扫描625行正好能分辨450线。

若要进一步提高清晰度即增加分辨的线数，只能增加扫描行数，但这会带来很多不利的因素，其中最主要的是电视信号频带太宽，造成电视机的电路复杂，成本提高。

我们知道，电视图象是分成一个个小象点（象素），靠电子射线的扫描来传送的。一帧图象中分的象点越多，图象就越清楚。而象点越多，图象信号的变化就越快，也就是图象信号的频率越高。

设有一个图象是由很小的黑白相间的方格组成的，见图3。其中每个方格都代表一个象点。在所有可能的图象中，这个图象的信号频率是最高的。因为从每一个象点扫描到相邻象点时，信号都要从黑到白，或从白到黑急剧变化一次，每扫过两个象点就是信号的一个周期。我们来求这个图象的最高频率。将这个图象分成Z行，由于图象的长宽比为4:3，所以每行分成Z·4／3格，这也就是每行的象点数。这样，整个图象的象点数为4／3·Z·Z=4／3·Z\(^{2}\)。设每秒传送f帧图象，则每秒传送的象点数为4／3·Z2·f。而每传送两个象点是一个信号周期，所以图象的信号频率为1／2×4／3·Z\(^{2}\)·f赫，即0.667fZ2赫。考虑到回扫期间不传送象点以及人眼主观感觉等因素，要打一个折扣，一般认为视频信号的最高频率为0.6fZ\(^{2}\)赫，对于视频信号的最低频率，它应该反映电视图象中变化最慢的成分，而电视图象中变化最慢的是图象的平均亮度，它可能在相当长的时间内变化不大，所以说电视图象信号的最低频率接近于零。这样一来，电视图象信号的最高频率也就是视频信号的频带宽度为0～0.6fZ2赫。

我国的广播电视标准规定每秒传25帧（50场）完整的画面，每帧画面包括625行，即f＝25，Z=625，代入上式算出电视图象信号的频带宽度约达6兆赫。也就是说放大图象信号的放大器要能均匀地放大由零到6兆赫这样宽的频带，这比音频信号放大器的频带宽度（约15千赫）要宽得多，因此要用宽频带放大器，称为视频放大器。从前述的公式可以看出，电视信号的频带宽度与行数的平方成正比，若为增加图象清晰度而增加扫描行数，则频带宽度增加得很快。例如取1000行，很容易算出频带宽度是15兆，这样宽频带放大器作起来很不容易，所以不能用增加扫描行数的办法来提高电视图象的清晰度。我国目前625行的广播电视制度已为传送足够清楚的电视图象提供了条件，要进一步提高电视机的清晰度主要是保证电视机的高放、中放和视放的频率特性，确保频带宽度为6兆赫的电视信号得到均匀放大，在保证显象管质量的条件下，荧光屏上的图象就能相当清楚，而不管荧光屏尺寸是大还是小。

电视广播用的电视测试图（101测试卡）中的楔形线簇可以很方便地帮助我们判断电视机的清晰度，这在以前的文章中已有介绍，这里要说明的是只有楔形线簇中的线条黑白分明时，此处的线数才算清晰度真正达到的数字，以这样的标准来衡量目前的一部分电视机的清晰度确有进一步提高的必要。

电视机中显象管里电子射线聚焦质量对清晰度影响很大。聚焦好，在荧光屏上形成的光点小，扫描出来的电视图象自然清晰。在设计制造显象管的电子枪时，这是一项很重要的指标。目前电视机的聚焦旋钮多置于机内（一次调好后不常调动）。调整时要兼顾图象中心和边角的清晰度，并注意不能将扫描线调得过细，特别是对大尺寸荧光屏的电视机，否则会使人在合适的观看距离上看出图象的光栅结构，降低图象的真实感。另外要显出的图象细节黑白分明、清晰度高，这不仅要求电子射线的聚焦好，而且荧光屏、荧光粉的质量和加工工艺都要有所保证。一只质量好的显象管应能满足图象清晰度、对比度、亮度、灰度等各方面的要求。

电视图象清晰度与亮度、对比度、灰度也有很大关系。亮度太低时，人眼分辨能力下降，看不清；太亮时会产生眩目现象，也看不清。对比度小时，黑白不分明，细节不易分辨；对比度太大，会产生亮点的闪烁现象，电子射线的聚焦也显著变坏，清晰度下降。灰度特性不好时，图象的明暗层次减少，原来亮度不同的细节现在亮度相同，细节不能分辨了；若灰度特性好，黑白层次丰富，使人感到图象真实、清楚。

还有一个正确使用调整的问题，就是电视机本机振荡的频率必须调准，可通过调整频率微调旋钮来达到，以使图象信号的全部频带尽可能都通过电视机的各级放大器到达显象管，得到清晰的图象。这就对各级有一定的要求，中放级的频率特性见图4。若本机振荡频率调得不准，变频后的中频信号不能恰好通过中放而损失掉一部分边缘的频谱，而这部分往往是代表图象细节的高频成分，造成清晰度下降。正确的调整方法是将频率微调旋钮调到刚好出现伴音干扰图象的前一点，此点应是图象最清楚的一点、伴音也正好合适。因为当本振频率偏高时，伴音中频偏高进入图象中频范围，伴音信号幅度超过5％就出现伴音干扰图象，表现为随着伴音的强弱，图象上出现无规则的、乱动的水平黑白条。如果这时再调频率微调旋钮，稍稍降低本振频率使伴音中频正好处在5％的频率特性部分。这样伴音中频调准后，相应的图象中频也就准确了，整个图象中频频谱恰好都通过中放，得到最清楚的图象。

另外，使用中有的同志喜欢在全暗的室内看电视，认为这样图象最清楚，确实如此。但这时由于发亮的荧光屏与周围全暗的环境，对比度太强烈，时间长了眼睛容易疲劳，因此还是在电视机侧面安置较弱的灯光为好。

还有一点需指出，由于一般的黑白电视机视频放大器都是交流耦合的，又没有箝位电路来恢复电视图象信号的平均分量，因此在传送黑背景的图象时，例如电影中的夜景，会变成灰背景，从而降低了图象的灰度和对比度，也就降低了图象的清晰度。这只能在出现夜景图象时，及时调整亮度旋钮，降低图象亮度来补救。

电视图象质量指标并非图象清晰度一项，还有亮度、对比度、灰度、几何失真等，甚至传送电视信号的强度、电磁波的反射、折射，以及各种干扰等也都影响图象的质量。这些指标有机地连系在一起，广播电视的标准中都有明确规定，这就涉及到电视机的生产制造、正确使用调整、发射电视信号的条件等，只有在各个环节中实现规定的要求，才能得到完好的图象。(张家谋)