电子媒体技术精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇电子媒体技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

第一回　图像格式的变迁

黑白电视的诞生

公元1926年1月26日，苏格兰发明家John Logie Bsird在他的实验室向英国科学研究所的约40位成员与泰晤士报的一位记者演示了他的机械电视装置，演示的灰度图像由30条竖向扫描线组成，幅形比为7：3．刷新频率为每秒12.5幅画面，同时这也是一套真正意义上的电视系统在世界上的首次演示。1929年至1935年，BBC(英国广播公司)的电视广播一直使用Baird的30行系统。

1934年8月，美国发明家Philo Farnsworth向公众展示了其电子电视系统，这是全电子系统在世界上的第一次公开演示。1936年，当英国制订模拟电视广播标准的时候，有两种方案可供选择，其中之一是Baird的240行机械扫描系统，另一种为Marconi／E.M．I．的405行电子扫描系统。由于后者采用了每秒50场的隔行扫描，既保证了足够高的刷新频率，又提高了空间显示精度，因此，BBC于1937年放弃了Bsird的240行机械扫描系统。从此，电子扫描很快取代了机械扫描，成为主宰电视行业长达半个多世纪的核心技术之一。

对于电子扫描，人们的第一反应一定是一行接一行的逐行扫描方式。20世纪30年代，RCA(美国无线电广播公司)的工程师Bandall C.Ballard发明了隔行扫描，并一直沿用至今。运动图像是由一幅幅静态图像连续出现而形成的，有两个参数值得关注，一是图像采集装置的时间轴取样频率，二是图像显示装置的刷新频率。前者决定了运动图像的连续感，例如，体育节目所含图像的前后变化通常较大，如果时间轴取样频率不够高，播放时会导致运动的不连续感；后者与图像本身及观看环境的光亮度，视角等共同影响着图像的闪烁感，例如，在照度居中的室内，需要40 Hz以上的刷新频率，而室外可能需要80 Hz。以电影为例，早期无声电影曾使用16格／秒的拍摄速率，但放映机使用三片式(three bladed)快门，每格胶片投影三次，即48次／秒，后来有声电影出现，拍摄速率提升为24格／秒，放映机改用双片式(two bladed)快门，每格胶片投影两次，刷新频率仍然是48次／秒。然而，电视的情况与电影不同，首先，重复显示一幅图像需要先将此图像存入帧存储器，而帧存储器在20世纪30年代是无法普及的，其次，在当时的技术条件下，CRT这类真空管只有工作在与市电频率相同的刷新频率下，才能避免电源频率对图像的干扰。

1932年，美国电影艺术与科学学会(Academy of Motion Pictrue Arts and Sciences)将有声电影的标准幅形比定义为4：3(1．33：1)，因此，该比例又被称作学会(Academy)幅形比。由于生产工艺的限制．早期显像管都是球面的，为了提高对CRT有效显示区域的利用率，不得不使用接近1．1的幅形比，加之受到电影行业的影响，4：3的幅形比最终得到了电视行业的认同。虽然英国确定使用幅形比为5：4的Marconi／E．M．I．系统，但BBC也于1950年将幅形比更改为4：3。

与此同时，欧洲的其它国家也都在积极发展自己的电视广播。1936年，德国使用180线扫描方式直播了第11届奥运会，后来转向441行扫描系统；而法国的电视技术则直接从441行扫描启动，而后一度增长为819行。有趣的是，无论是405行，还是441行，在当时都曾被称作“高清晰度(High Definition)”。无论如何，上述的黑白电视系统都只能提供灰度图像，而人类通过自己的眼睛看到的是一个绚烂多姿。丰富多彩的世界，因此，彩色电视便很自然地成为许多工程师的下一个奋斗目标。

彩色电视的出现

由于人类的色觉是建立在三种色彩之上的，所以彩色电视的发展与人类对色彩的认知与研究息息相关。红、绿、蓝三种色彩是构成彩色画面的基色，所以在电视图像采集设备中要将光谱将混合光分开，分别感应，在电视图像还原设备中再将三种色彩混合，分别呈现．这便是彩色电视的基本原理。

实际上，人们很早就致力于彩色电视的开发了。1889年，一种机械扫描彩色系统就已用于彩色影像传送，并申请了专利：1928年7月3日，John Logls Bsird使用带有扫描圆盘与三片滤色片的发送与接收端设备完成了世界上首次彩色电视传送演示。

1929年6月，贝尔实验室演示了机械扫描彩色电视，拉开了美国彩色电视发展历史的大幕。1940年2月5日，RCA向FCC(美国联邦通信委员会)成员展示了采用电子扫描的场序彩色系统。同年8月28日，CBS(美国哥伦比亚广播公司)开始使用胶片进行彩色场序传送测试，11月12日开始使用摄像机进行测试，但CBS的系统是半机械式的。NBC(美国全国广播公司，当时为RCA所有)于1941年2月20日实施其首次彩色电视测试。自同年6月1日起，CBS每天进行测试。然而，上述几种彩色电视系统都与当时的黑白电视系统不兼容。第二次世界大战中止了电视的发展，战后的美国迎来了彩色电视的标准化，面对标准的三个候选者，FCC自1949年日月起举办了一系列听证会。考虑到RCA与CTI(美国彩色电视公司，当年曾致力于开发彩色电视系统)两者的系统存在诸多技术问题、不准确的彩色还原与高昂的造价，FCC于1950年10月11日决定采用CBS的方案作为美国彩色电视广播标准。但各大电视机制造商都不肯为CBS的规格生产适配器，随后CBS收购了一家电视机制造商，但只生产了200台，且仅有一半售出。实际上，在CBS标准获得FCC认可之前，以NTSC(全国电视系统委员会)为代表的美国电视行业就已经着手开发一套兼容现有黑白电视机并优于FCC质量标准的彩色电视系统。1953年7月，NTSC向FCC提交了申请并于12月获得批准。随后．NBC开始以NTSC系统为标准开始了广播，不久，Admiral，(冠捷公司的前身，1967年成立于台湾)公司生产出了第一台符合NTSC规格的彩色电视机，1954年4月，RCA与Westinghouse公司也加入了NTSC制式电视机的生产者行列。1959年，RCA成为了主要的彩色电视机生产商，其麾下的NBC也因此走在彩色电视节目生产的最前沿。作为失败者的CBS没有积极投身到彩色电视广播中，ABC(美国广播公司)的动作也很缓慢，于1962年首次播出了彩色电视剧。据调查，截至1964年底，只有3．1％的美国家庭拥有彩色电视机。为了刺激彩色电视的发展，NBC于1965年秋季在几乎所有黄金时间播放彩色电视节目，1966-67年，美国三大广播网在黄金时间全部播出彩色电视节目。截至1972 年，仅有约一半的美国家庭拥有彩色电视机。

欧洲的黑白电视标准一度比较混乱，后来包括英国放弃了405行系统，法国放弃了819行系统，自此，欧洲地区的电视广播统一使用625行格式。由于欧洲国家普遍不满足于美国彩色电视标准的色彩控制，加上欧洲当时的电视广播一直由政府控制，缺乏足够的商机，因此，彩色电视在欧洲的发展滞后于美国。20世纪50年代，有关色彩编码的研究工作陆续在欧洲展开。1956年，法国开发并注册了SECAM(顺序彩色与存贮器)专利。因不满意美国的NTSC与法国的SECAM，德国开发了PAL(逐行倒相)制式，PAL更接近于NTSC，但借鉴了SECAM的一些思想，PAL的优点之一即利用人眼的缺陷实现了自动色彩校正。1967年7月1日，英国BBC2用PAL启动了欧洲的彩色电视广播。同年9月，德国也开始了自己的彩色电视广播，10月，法国启动了SECAM广播。西德、英国与大部分西欧国家都采纳了PAL。除法国外，卢森堡、苏联、东欧、非洲与中东很多国家也采纳了SECAM。截至20世纪80年代初，欧洲的彩色电视广播一直使用UHF，VHF频段一直被早期的黑白电视(英国的405行与法国的819行)广播所占用。

在亚洲，日本于1960年日月10日开始使用NTSC-J系统进行彩色电视广播。然而新西兰、新加坡、澳大利亚、印度分别于1973、1974、1975年采纳了PAL，韩国也于1980年开始了NTSC制广播。中国中央电视台(当时称作北京电视台)自1973年开始采用PAL-D制试播彩色电视节目。1977年，中国电视的制作与播出完成了由黑白到彩色的过渡。

电视制作的数字化

1977年，字幕机。降噪器，时基校正器，同步机与制式转换器等数字设备开始出现在专业电视制作中。由于没有标准，各厂家都使用自己的数字接口，因此，数字设备之间的互连不得不依靠传统的模拟接口。过多的数／模转换掩盖了数字处理的优势。1977年3月，SMPTE(美国电影与电视工程师协会)开始着手开发数字电视接口标准，一种专为NTSC电视制作开发的数字接口诞生。经过长时间的讨论，相关工作组决定采用4fsc(副载波频率的4倍或14．31828MHz)对复合视频信号进行采样。1979年第四季度，各方就数字复合电视标准达成一致，该标准定义了一种4fsc采样、日比特量化的数字接口，使用NTSC制式的节目制作机构的数字接口问题似乎已得到解决。

与此同时，欧洲的电视行业也在寻找自己的数字化方案。NTSC的以(彩色副载波频率)为fH(行频)的整数倍，而PAL的副载波应用了场频偏移，SECAM应用了调频．因此，对PAL或SECAM的彩色信息进行取样变得困难重重。1972年9月，EBU(欧洲广播联盟)成立了工作组C，就数字电视的编码问题进行研究。在此基础上，EBU于1977年建议欧洲电视行业考虑将分量信号数字化，因为分量信号可以在传输前被编码为PAL或SECAM。1979年春，在瑞士的一次会议上，EBU与制作设备生产商就使用分量编码的问题达成一致，随后EBU成立了一个研发计划来确定合适的编码参数。

SMPTE与EBU两个组织内参与数字接口标准化工作的成员意识到有必要制订一个世界唯一的，与色彩标准(PAL／NTSC／SECAM)与扫描标准(625／525)都无关的制作或演播室数字接口标准。1980年1月，SMPTE将已完成的有关NTSC复合数字电视的标准化工作暂时搁置，并与EBU展开了有关统一标准的大讨论。EBU建议对亮度与色差信号分别使用12 MHz和4 MHz两种取样频率(称作12：4：4或3：1：1)，EBU认为这种取样频率可提供足够好的625／50图像。而SMPTE提出的反对观点认为12 MHz的取样频率太低，过于接近Nyquist取样频率，无法满足特技、色键等所必须的多代编辑的需要，另外，12 MHz取样系统对NTSC来说，每行的像素数为762．666。为此，SMPTE提出采用4fsc／2fsc作为亮度／色差分量的取样频率(称作4：2：2)，但又遭到了EBU代表的反对，他们认为4fsc(14．318 MHz)对当时的数字录像系统来说太高，而且对625行系统来说也不能产生整数个水平像素。最终，美国代表建议欧洲代表选择与14．318MHz接近而又为625系统行频倍数的频率。

对于625／50系统来说，fs(声音副载波频率)为fH625的288倍：对于525／60系统来说，fs为fH525的286倍，而两个系统的fs皆为4.5 MHz。因此，任何为fs整数倍的数字一定是两种系统的行频的公倍数。EBU认为取样频率应低于14．318 MHz．而SMPTE认为取样频率应高于12 MHz，因此，双方于1980年2月11日一致建议采用4 5的3倍(即13．5 MHz)作为两个系统的公共取样频率，并建议每行的有效像素数为720，亮／色取样比为4：2：2。1981年1月，EBU在IBA(英国独立广播局)组织了一系列演示，同年2月，SMPTE提议在旧金山召开了分量编码数字电视演示，演示得到了众多设备制造商的支持。1981年3月，EBU与SMPTE召开联合会议，会上双方同意将13．5 MHz(4：2：2)标准提交为世界标准，同年秋季，NHK的测试也证明了该标准的优越性。1981年4月，SMPTE公开了标准草案，听取各方意见，最终该草案成为SMPTE 125标准。EBU也了一份类似标准，随后与SMPTE 125一并提交给ITU-R(国际电信联盟无线通信局)．并于同年9月、10月的会议上被采纳为11／1027号文档。1982年2月17日，ITU-R对该文档进行了修订，随后，该文档正式成为后来大名鼎鼎的ITU-R BT.601建议。

高清晰度电视的发展

目前，包括PAL／NTSC／SECAM制式的模拟系统与ITU-R BT.601定义的数字系统在内的彩色电视均被称作SDTV(标准清晰度电视)。按照ITU的定义，HDTV(高清晰度电视)的水平清晰度应为传统电视的两倍，幅形比应为16：9。ITU-R BT．601定义的SDTV每行水平像素数为720，该数量的2倍为1440，考虑到16：9与4：3的比例不同，HDTV应具备1920个水平有效像素。在好莱坞与计算机行业的强烈建议下，HDTV应采用方形像素，如此推算，HDTV的有效扫描行数应为1080。

日本从1979年便开始涉足HDTV的研发工作，20世纪90年代初，日本就使用1125行隔行系统开始了模拟高清电视广播。NHK的科技研究实验室于20世纪80年代开发出了MUSE(多重亚奈李斯特取样编码)系统，利用多重滤波减小原信号对带宽的占用。在MUSE系统中，静态图像以全分辨率传输。由于每帧图像内容不同，MUSE采用的滤波对水平与竖直清晰度的影响不同，所以运动物体会呈现模糊现象。实际上，摇镜头会损失一半的水平清晰度。MUSE被NHK 称为Hi-Vision，是一种专为模拟卫星广播方式开发的高清电视系统。

与日本类似，在欧共体的支持下，欧洲也于1986年设计出自己的模拟高清卫星广播系统――HD-MAC，该系统将MAC(复用模拟分量)与数字音频复用在一起，视频为1152行扫描，使用D2-MAC编码器。1992年夏季奥运会期间，试验性HD--MAC广播系统诞生，100台HD-MAC接收机被用于测试该系统的性能。后来，欧洲的注意力逐渐转移到DVB系统上来，因此，HD-MAC标准于1993年被淘汰。

20世纪80年代末，AT&T(美国电话电报公司)贝尔实验室设计出了720条有效扫描行的高清电视格式。起初，此项目的目标是设计出一个与日本的MUSE兼容的模拟高清电视系统。后来，专家们开发出了使用DCT(离散余弦变换)块的数字编码标准，并完成了数字720p试验系统，为此，Zenith与AT&T放弃了模拟高清电视计划。在FCC的测试中，720p系统对运动物体的表现十分优秀。随后，电视行业支持的隔行扫描格式与AT&T、微软等支持的逐行扫描格式展开了一场激烈的争斗。

1990年，ITU-R BT.709诞生，这是国际各方在高清节目交换参数问题上达成共识的体现。目前该建议书的最新版本为2002年的ITU-R BT．709-5。在该建议的第二部分，所有1080行系统均得到认可。720p规格暂未被TU-R BT 709建议采纳，但在SMPTE 296m文本中进行了标准化，而且．EBU也极力推进逐行扫描在欧洲的采用，EBU认为720p是目前最优的高清图像格式，待产品成熟以后再升级为1080p，在旧C 2006上EBU还进行了1080i，720p与1080p三种高清图像格式的现场对比演示，显示了720p较1080，的优越性。

目前，美国少数电视台使用720p格式，其余大部分使用1080i；欧洲的大部分商业电视台使用1080i，然而EBU推荐大家走720p到1080p的过渡之路；我国的行业标准采用了1080i格式。目前流行的高清电视广播系统有欧洲的DVB．美国的ATSC与日本的ISDB，我国的卫星广播选择了DVB-S、有线广播选择了DVB-C、地面广播选择了自主研发的DTMB(数字电视地面多媒体广播)。

数字电影与电视的未来

在历史上，电影历来是电视追赶的目标。数字影院的技术标准标准化由SMPTE DC28小组负责，在标准草案中，2K(2048×1080)与4K(4096×2160)两种分辨率标准得到了业界的认可。

篇2

在第一回中，我们重温了图像格式的变迁。图像采集设备是电子图像的源头，伴随着图像格式的演化，图像采集设备也得到了长足的发展。

1873年，人们发现了硒的电导会随其受到的照度的变化而变化，这是一个伟大的发现，它将光与电这两个物理现象更为紧密地联系了起来，而此前，人们只是了解到电能可以转换为光能。同时，这一发现也为电子影像的诞生埋下了伏笔。

从扫描圆盘到飞点扫描器

1884年，德国学生Paul Gottlieb Nipkow设计出第一种机电式电视系统。如图所示，该系统的核心装置为一个扫描圆盘(后来被称为Nipkow盘)，几十个等间距的小孔呈螺旋状排列在圆盘上。若在圆盘前放置一个光学镜头，使镜头前的物体成像于圆盘上，并于圆盘后方放置一个光电传感器，当圆盘匀速旋转时，这些圆孔会逐一经过传感器表面，留下一行接一行的轨迹。由于传感器具有光敏特性，其电导会随着透过小孔的光线强度的变化而变化，经放大即可以电信号传输出去。此时，如果另有一个相同的圆盘以相同的速率与方向与前述圆盘同步旋转，且另有一个受前者所发电信号控制的光源，那么，光源发出的光透过相应的光学镜头，再结合圆盘上运动的小孔，就会在另一侧以一行接一行的方式成像。如果圆盘以足够快的速率旋转，则可以形成一幅幅看似连续的图像。

使用Nipkow圆盘可设计出结构非常简单的图像采集与还原设备。例如，光电转换元件只要一个光敏二极管或光敏电阻器即可，圆盘的旋转只需一个电动机，而且由于扫描线是连续的，所以分辨力较高。此外，使用Nipkow圆盘的图像还原装置与采集装置极为相似，只需将光电转换元件替换为发光强度可控的光源，再设法将两个圆盘的旋转同步即可。

但不可否认的是，Nipkow圆盘也有一些缺陷。例如，由于Nipkow盘呈圆形，旋转的小孔留下的轨迹并非一条条直线，而是曲线，因此，理想的Nipkow盘要么拥有很大的直径，要么拥有很小的窗口，要么使这些小孔尽量靠近圆盘的边缘，以获得尽可能平直的扫描线。在实际使用中，直径为30厘米至50厘米的Nipkow圆盘仅有30至50个孔，即图像有30至50条扫描线组成，而且图像很小。

NIpkow圆盘可将光像分解，并以时间顺序发送，实现了人类历史上零的突破。此后，相继有人按照此原理设计出了实用的机械电视系统，但大多会用到一个旋转的鼓，鼓上有小孔或安装有反光镜。除此之外，一种被称作飞点(flylng spot)的方法也曾用于电视节目制作。飞点法要求被摄者处于全黑的演播室中，而后用一个很窄的光束去照射，在被摄物体上形成一个亮点，将光束通过旋转的Nipkow圆盘，即可实现由左至右、由上及下的有规律的飞点扫描，频率可达到或超过16次／秒。由被摄者反射回来的光会被一排光电传感器获取，可获得较强的电信号输出，改善了当时传感器灵敏度低的问题。因飞点法要求全黑的演播环境，节目无法在室外进行录制，因此，直到1935年与1938年，英国广播公司与德国停止了飞点扫描方式的使用。

机械电视为影像技术的实用化做出了不可磨灭的贡献，同时其创造的“扫描”的概念也为电子影像的发展奠定了基础，在现代的DLP投影显示与激光打印等技术身上都不难发现机械扫描的影子。

从真空摄像器件到固态影像传感器

1927年，美国发明家Philo Taylor Farnsworth演示了他的全电子电视装置，并申请了专利。该装置利用了一种称作光电析像管(image dIssector)的器件来采集影像，所谓光电析像管实际上是阴极射线管(cRT)的一种，它可将被摄物体成像于一层氧化铯材料上，这种材料受到光的照射会发射出电子，电子的数量与入射光的强度成正比，其中一小部分电子流在电磁场作用下r通过一个孔到达电子收集板，通过聚焦及偏转，电子束即可按照一定的顺序一点一点、一行一行地完成对整个图像的扫描。这是真正意义上的全电子扫描。之后，Farnsworth不断改进他的装置，1929年，他的全电子电视系统的清晰度超过了当时的机械电视系统。但由于灵敏度较低一不话合电视广播应用，因此光电析像管主要用于胶片扫描。

同年，美籍俄罗斯发明家Vladlml r Kozmlch Zworykin改进了Farnsworth的设计，发明了映像管(Iconoscope)，并与1931年申请了专利。与析像管不同，映像管将图像投射到一个覆盖有光电发射材料的成像面上，这些光电转换材料的颗粒呈马赛克状排列，与人眼视网膜上的视觉细胞类似，每个颗粒的光电子发射数量与入射光的量成正比。在成像面的后方还有一块导电板，这两层材料构成了一个个电容器，由电子枪发出的电子束会一个接一个地扫描所有电容器，扫描所得的金属板的电势变化便组成了图像信号。与Farnsworth的析像管相比，Zworykin的映像管更容易制造，其灵敏度约为析像管的1000倍，清晰度也大幅提高。

1936年，英国的Lubszlnsky与Rodda为他们发明的移像光电摄像管(super Emitron或ImageIconoscope)申请了专利。移像光电摄像管采用靶面前方的阴极照射来收集光电子，解决了困扰映像管的电子云问题。后来，又出现了采用第二个环形阴极的RieseI映像管，其灵敏度为普通映像管的10倍，但仅在欧洲大陆使用。

1938年，美国无线电公司(RCA)的Hatley Ambrose lams与Alberts Rose开发了正析摄像管(orthicon)，乍看起来，正析摄像管似乎是一种简化的映像管，但其制造过程要比制造映像管复杂得多。1940年，正析摄像管被用于实现第一次电视广播。几年后，超正析像管(imageorthicon)出现，这种器件结合了光电析像管与正析摄像管的技术，采用电子方式直接读取并连续收集电荷，可避免靶面的其它部分引入的干扰，同时获得极为精细的图像。一只质量良好的超正析像管可在烛光下工作，这得益于更为有序的光敏区域与电子增倍器的出现，这种增倍器相当于高效放大器。此外，超正析像管的光敏特性呈对数函数形状，与人眼类似，因此图像看起来更自然。然而，一旦演播室中一个有光泽的物体反光时，图像中的物体周围就会出现黑色光晕。超正析像管被广泛使用于早期彩色电视摄像机中，这种器件的高灵敏度可在一定程度上弥补光学系统的不足。

1950年，视像管(Vidicon)诞生，这是一种以三硫化二锑为靶面材料的电荷存储型摄像管，其工作原理与其它类型的摄像管相同。由于视像管的感光层非常薄，所以当节目播出或录制现场有较强的空气震动(如摇滚乐，射击或爆炸等)时，感光层可能会变形，从而在图像上产生一系列的水平条纹，这种现象称为视像管颤噪现象(VIdicon microphony)。视像管的成本较低，便于大规模生产与普及，克服了超正析像管过 于昂贵的问题。20世纪70年代末，采用小型视像管的消费用摄像机出现。

Plumbicon(氧化铅摄像管)是荷兰飞利浦公司的注册商标。这种摄像管的特点是输出低而信噪比高，其清晰度比超正析像管高，主要面向电视摄像机应用。但氧化铅摄像管缺乏超正析像管的锐化伪边缘，因此一些观众认为其采集的图像偏软。美国哥伦比亚广播公司实验室首创了外置边缘增强电路以改善氧化铅摄像管的这种效果。

Saticon(硒砷碲视象管)是日本日立公司的注册商标。早期，硒砷碲视象管的清晰度比氧化铅摄像管高，但1980年后，随着二极管电子枪(diode gun)的出现，这两种摄像管都能可满足广播标准的需要。与硒砷碲视像管相比，氧化铅摄像管对强光引起的漫射、拖尾等的抑制能力更强，法国汤姆逊(Thomson)、德国Heimann与日本索尼(sony)也生产硒砷碲视像管。

此后，全球许多公司相继设计出了各种改进型的摄像管，如日本松下的碲化锌镉视象管(Newvlcon)、日本索尼的彩色摄像管(Trlnlcon)、德国Heimann的硒化镉摄像管(Pasecon)，日本Hamamatsu的硒化镉摄像管(chalnicon)、德国Heimann的光阻摄像管(Reslstron)，法国汤姆逊的Primicon与美国TeItron的X-con等等。直至现在，在医疗、工业与军事领域，仍可以发现摄像管的影子。

摄录一体机的出现对摄像机的体积、质量、功耗等都提出了更高的要求，也正在此时，固体影像传感器走进了人们的视线。1969年，贝尔实验室的Willard Boyle与George E Smith发明了CCD(电荷耦合器件)。1970年，贝尔实验室已经研制出了线性CCD，欧美与日本等发达国家的企业也相继投入到CCD的设计与生产中来。在此后的30余年时间里，CCD的结构设计与生产工艺也得到了长足的发展。在形状方面，既有直线型，也发展出了面阵列型；在电荷存储与转移的机制方面，出现了IT(行间转移)、FT(帧间转移)与FIT(帧行间转移)；在光电转换效率方面・片上透镜的出现与不断缩小的像素间距都可以提高光能的利用率；在像素数量方面，业已出现数量接近一个亿的产品；在半导体制造工艺方面，也出现了许多新技术，可显著改善拖

实际上，在CCD诞生之前，MOS就已经出现了。1 963年，仙童半导体公司(Fai rchiIdSemiconductor)的Frank Wanlass发明了CMOS(互补金属氧化物半导体)，1968年，RCA制造出了第一枚CMOS集成电路。现在，CMOS已经称为制造集成电路的主流技术。此外，随着影像采集设备对体积、质量、功耗、速度、成本等不断提出新的要求，使用CMOS技术制造固体影像传感器也已经成为一种趋势。

从黑白到彩色

由于真空与固体传感器都只能感应光的强弱，因此，早期的电视摄像机都是黑白摄像机，只能获取灰度图像。后来，在颜色科学与电子技术基础上，摄像机普遍采用二色性的滤光片(dichroic filter)或三色棱镜(trichroic prism)将来自镜头的自然光分解为红、绿、蓝三种基色，分别进行感应或处理，这种方式可得到相对准确的色彩还原、较高的光能利用率与较高的清晰度。但不可回避的是，上述色彩分离方式需要三个相同的传感器，而且空间的相对位置需要严格对准，加上棱镜等因素，系统的整体成本之高使之很难普及。因此，人们找到了另一种解决方案。

在摄像管时代，索尼设计了采用电子指引相位分离方式的彩色摄像管――Trinicon，它使用垂直排列的红、绿、蓝三种彩色条纹滤色器，在光学上实施了彩色编码，在后期处理时要进行相应的解码。在固态摄像器件时代，单片CCD或CMOS上都可以附加一层滤色矩阵(CFA)，在该矩阵上，不同颜色的滤色片呈马赛克状排列，每一个小色块对应一个像素，后期处理时需要解马赛克(demosaic)处理。

从模拟到数字

20世纪90年代前，绝大多数摄像机都是模拟摄像机，即模拟处理，模拟输出。随着数字图像处理算法、数字图像处理技术以及半导体芯片的进步，加之CCIR 601／656等标准的逐步推广，数字处理。数字输出的摄像机渐成主流。除了极小一部分不便于采用数字处理的步骤，现在的摄像机产品已将大部分处理工作集成到一枚专用芯片(如ASIC)中。而且，数字处理不仅可以抑制噪声的干扰，更可以实现许多模拟处理无法完成的工作。目前，部分高清摄像机产品的数字处理精度已达到14比特。

从标清到高清

普及HDTV的首要任务是节目的积累，而高清晰度电视节目的来源除了少数电影外，大多数都离不开电视摄像机。由于日本是较早启动高清晰度电视技术研发的国家，因此高清晰度电视摄像机也是从日本起步的。

1984年，索尼开发了使用1英寸硒砷碲视象管的高清晰度摄像机HDC-100，1988年，索尼又推出了更为小巧的第二代高清晰度摄像机HDC-300；1992年，索尼将CCD带入了高清晰度时代，推出了采用1英寸高清CCD的HDC-500；1998年，索尼又推出了采用2／3英寸CCD的数字化高清摄像机HDC--700。

与此同时，其它厂家也生产出了类似产品，高清摄像机已不再神秘。

摄像机的小型化

摄像机的小型化意味着小型、轻量、低功耗，低成本，这不仅是摄像机走进消费电子领域的必经之路，同时也是野外电视广播与ENG制作所期待的。

篇3

关键词： 高等职业教育；电子技术；多媒体教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）16-0237-02

0 引言

多媒体教学其实古已有之，教师一直在借助文本、声音、图片来进行教学。但是在20世纪80年代开始出现采用多种电子媒体如幻灯、投影、录音、录像等综合运用与课堂教学，这种教学技术又称多媒体组合教学或电化教学，90年代起，随着计算机技术的迅速发展和普及，多媒体计算机已经逐步取代了以往的多种教学媒体的综合使用地位。因此，现在我们通常所说的多媒体教学是特指运用多媒体计算机，并借助于预先制作的多媒体教学软件，综合处理和控制符号、语言、文字、声音、图形、图像、影像等多种媒体信息，来开展的教学活动过程。它又可以称为计算机辅助教学（computer assisted instruction，即CAI）。笔者谈谈在《电子技术》课程教学中应用多媒体技术的经验和体会。

1 《电子技术》课程概述

《电子技术》课程是应用电子技术、电力电子、机电一体、汽车电子等专业的一门专业技术基础课，其重点研究和阐述《电子技术》中必要的基础理论、电路的组成和原理、元件的作用和检测方法、放大电路、振荡电路正常工作的在路检测法、电子设备的维修技能。具有很强的应用性和实用性。

2 《电子技术》课程多媒体教学的优点

根据《电子技术》课程的专业性、实践性、应用性等特点，笔者在日常教学中灵活运用多媒体技术，较传统的板书、画图、演示的教授方法显现了颇多的优点，收到了较好的教学效果。

2.1 动态性，有利于反映概念及过程，有效地突破教学难点 在《电子技术》的教学过程中，若正确使用多媒体技术可以大幅度的提升教学效果，特别是抽象枯燥的知识内容（如：元器件的结构、工作过程和原理），学生很难理解，教师即使配以模型、挂图加以说明，也是一些呆板的静态教具，花了大量的时间和精力讲解，学生还是难以接受、不能理解，教学效果不佳。如在讲PN结的形成及其单向导电性，涉及到PN结内部载流子的运动（多子的扩散、少子的漂移、复合），用传统的方法讲解学生很难理解，笔者采用多媒体技术将扩散、漂移、复合过程动画演示在银幕上，学生一看茅塞顿开，即刻了解了PN结的形成过程，知晓了PN结的单向导电性的原由。

2.2 图文声像并茂，培养学生的兴趣和能力 图文声像并茂，多角度调动学生的情绪、注意力、培养学生的兴趣和能力。如我在讲三极管工作状态（放大、截止、饱和）在线测试判断方法（这是学习电子技术专业的学生必须掌握的方法，是电子设备维修必须的基本技能）时，我事先用摄像机把对三极管工作状态示范测试判断过程摄制好，配上讲解，制成短片，然后在多媒体教室播放给学生观看（有特写、有整体、有万用表的使用、有测试的方法和步骤。有测试判断的结果：放大状态——发射结正偏，集电结反偏；截止状态——发射结反偏或零偏，集电结反偏；饱和状态——发射结正偏，集电结正偏或零偏。还有引申的结论：放大状态——C极与E极之间的等效电阻线性可变，相当于一只可变电阻，电阻的大小受基极电流大小的控制。基极电流大，C极与E极间的等效电阻小，反之则大。截止状态——C极与E极之间等效电阻很大，相当于开路。饱和状态——C极与E极之间等效电阻很小，相当于短路；），学生们记忆深刻，很快就掌握了这个基本技能。学生兴趣十足，个个跃跃欲试。在进一步的维修实践中，学生分析问题解决问题的能力得到了极大的提高。

2.3 课件上网，提高了教学效率 把电子课件上网（校园网），有更多的学生参与学习，节约了空间和时间，提高了教学效率；学生可以随时随地上网学习、复习，有利于突破教学难点和克服遗忘；学生可针对自己的学习情况，有选择性的学习，针对不同层次学生（因材施教）的教学成为可能；学生能突破视觉的限制，多角度地观察对象，并能够突出要点，有助于概念的理解和方法的掌握；提供多媒体实验实现了对普通实验的扩充，通过对真实情景的再现和模拟，培养学生的探索、创造、创新能力。

3 《电子技术》课程多媒体教学的不足之处

①助长了教师及学生的惰性。过分地强调课件的重要性，认为只有使用课件才能把课上好，甚至认为板书都是多余的，教师成了一个点击鼠标的工具，电子板书占据了整堂课，学生不再认真做笔记，而更依赖于拷贝教师的教案，听觉和视觉成了一节课最重要的环节。孰不知亲手演练才是学生学习及巩固知识最重要的环节。②内容华而不实。教师在制作课件时，为了提高学生学习的兴趣，过多地加入了音乐视频及其它一些动画，虽然课堂气氛变得很活跃，但课堂的重难点并不突出。③在教学过程中与学生的交流不够。在网络教育环境下学习，教师埋头于操作电脑，只注重教学课件的进度，忽视了与学生交流的过程，在这种情况下，除非学生具有较强的自制力和学习自觉性，否则上课很容易“开小差”，无法保证教学的质量。此时，就要将传统的教学方法引入进来，加强教师与学生之间的沟通，使学生的自律性、自觉性都得到有效促进。

4 结束语

在信息时代，我们既要利用多媒体知识来丰富我们的教学，又要运用传统的教学方式来促进学生与教师之间的互动，以求获得最佳的学习效果。如果完全抛掉了传统，那么创新就成了无源之水、无本之木。原有的不能传承，新的又难以为续，教学处于无所适从的尴尬境地，教育就形成了断层。因此，我们只有审慎地对待传统才有真正意义上的创新。我们在教学改革实践中，只有充分地认识到它的优点和长处，才能去合理地利用和改造它。多媒体教学虽然有很多的优势，但是它不可能解决教学中的所有问题，因此夸大多媒体的作用，试图以多媒体教学代替传统教学的做法是不现实的。无论传播媒体怎样先进，不管它的功能如何完善，它们都不可能完全取代传统教学手段；特别是高等职业技术教育（如电子技术）是实践性很强的学科，需要勤动脑多动手，动手检测、动手实验、动手制作、动手维修、动手实训、动手顶岗实习（校企合作）。总之，多媒体已经成为教师教学的好帮手，在《电子技术》多媒体教学活动中，发挥多媒体教学的优势克服其不足，把多媒体教学和传统教学方法有机的结合起来会收到很好的教学效果，会培养出大批的优秀的电子技术人才。

参考文献：

[1]韩猛.对多媒体教学的几点思考[J].中国水运（学术版），2007（04）.

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《电工电子技术》 多媒体 学生 学习兴趣

《电工电子技术》由于有些内容非常抽象，单靠传统的粉笔加黑板的教学模式往往不能满足教学的要求，更谈不上学生思维的训练、能力的发展和素质的提高。通过几年的教学实践中，在课堂教学中有意识地运用多媒体技术来制作动画、课件，并与传统教学手段有机结合，共同参与教学过程，能够突出重点、分散难点，降低学习难度，形成了更为合理的教学结构，也使课堂教学更加生动有趣，取得了非常明显的教学效果。

一、多媒体的概念

计算机多媒体是一种把超文本、图形、图像、动画、声音等运载信息的媒体结合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制的技术。多媒体计算机作为教学媒体的一种，它是来存储、传递教育和教学信息的。

二、多媒体技术在电工电子技术教学中的作用

与传统的教学模式相比，多媒体课件教学有着自身的技术优势。多媒体课件教学对电工电子技术基础课来说起到如下的作用：

1.利用多媒体技术，激发学习兴趣，调动学生主动学习的积极性

实践证明，兴趣是诱发学生学习动机和学习注意力的重要因素。在《电子电工技术》课堂教学中，概念的引入、过程的推导、电路的组成和控制原理等这些对学生来讲不仅枯燥乏味，而且易混难懂。多媒体教学课件，可以将枯燥抽象的内容以图文并茂的方式形象地展示出来，使学生轻松、愉快地学习，从而加深对知识和原理的理解，牢固掌握各种分析和设计方法，提高对知识的掌握程度。

2.利用多媒体技术可以突出重点、突破难点，掌握教学内容

教学中重点的突出，难点的突破，直接影响教学效果。多媒体技术的应用正是我们突出重点、突破难点的重要手段。例如，在基本三极管共基放大电路静态工作点的设置这节中，讲解设置静态工作点是教学难点。为了突破难点，在教学过程中采用同一输入波形电压信号，将设置了静态工作点和未设置静态工作点两种情况下的动态输出波形作以比较，使学生充分领会设置静态工作点的目的。同时分析动态的输入输出波形，将正确设置静态工作点必要性分析透彻。最后通过输入波形变化的变化图形来表示截止失真和饱和失真情况，让学生很直观、很形象地理解这个原本很难的问题，借助多媒体把抽象的内容简单化，很好地化解了课堂教学难点。

3.利用多媒体技术，优化课堂教学，提高教学质量

多媒体课件的使用，有助于强化教学的立体感，优化课堂教学，提高教学质量。比如,在讲解交流电动机这一节时，我们搬一个实物是不现实的，这时我就借助多媒体演示交流电动机的立体图片，这样不仅可以给学生提供丰富的立体感，还提高课堂的教学效率。通过多媒体演示电动机图片，还可以让学生了解一些国内电动机构造的实例。多媒体通过形、声、色来传授教学信息，增大教学容量，有助于优化课堂结构，提高教学质量。《电工电子技术》中图表和公式较多，多媒体课件作为辅助教学手段，以快捷、简便、明了的特点替代一些耗时的板书和作图，这样既可节省时间，完成课时任务，还可以扩充一些最新的知识和应用，这对于培养学生的能力和提高综合素质，发挥着积极的作用。

4.利用多媒体技术创设实验情境，提高安全保障

《电工电子技术》课程具有实践性强的特点，很多内容需要通过实验演示来加深理解。电工实验中的对象是与电流电压有着密切关系的，在实验过程中的错误操作不仅会导致数据不正确而失去实验的意义，甚至可能导致元器件和设备的损坏甚至造成人员伤亡。电路的正确连接是实验成功的保证，实验中的任何一个环节的正确性都会影响实验结果的正确性，由于学生经验不足，故障排除率低，导致实验成功率低。为解决这一问题，可以采用多媒体计算机仿真软件，在计算机中接好电路调试好参数做出正确结果。学生通过计算机仿真熟悉实验电路结构、调试要点以及仪器的正确使用。这样，在实际实验中学员做到心中有数，就会极大地提高实验的成功率。另一方面，多媒体计算机仿真软件也为解决硬件设备偏少和因学员错误操作而造成的设备损坏或人员伤亡等问题提供了一个安全的实验平台。

三、运用多媒体进行辅助教学时应注意的几个问题

虽然多媒体技术在教学中具有很多优势，但任何事物我们都要看到其两面性，在充分发挥其作用的同时，还必须注意在认识上和应用中存在的一些问题，只有合理地使用，才能达到最好的教学效果。

1.实施多媒体教学要注重实用性

使用多媒体技术活跃了课堂气氛，提高了课堂效率。有些老师往往盲目地、不加选择地把多媒体教材拼凑成一个大杂烩。而多媒体教材提倡小而精，针对性强，方便实用，讲求效益。所以在使用多媒体教学时要有目的、有计划。反之，则会滥用多媒体形式，浪费人力物力，额外增加学生的负担，成为教学的干扰源，分散学生的注意力。

2.采用多媒体教学不能忽视师生互动

由于多媒体课件所控制的教学过程过于严密和紧凑，往往限制了教师的临场发挥和师生之间的交流，课堂气氛显得拘谨不灵活。因此，教师在设计多媒体课件时应当常常从学生那里获得反馈信息以进一步完善教学中的不足。只有教学过程中注入教师丰富的情感，课堂才会真正鲜活起来。所以，在多媒体教学中，应注意处理好程序化的课件固定性与学生个性思维的创造性的关系。

3.不能完全用多媒体教学代替实验教学

在教学中，不少教师为了使用多媒体教学手段，较多地用多媒体模拟实验来进行演示教学。实验课是为让学生通过观察、研究来获得知识，能真实地再现实验变化过程，有极强的说服力和感染力，同时也可以让学生更直观地看到操作过程与操作技巧。用多媒体可以模拟一些实验，如一些不易观察、有危险性、无法或没有条件实现的实验，这的确有画龙点睛，事半功倍的效果，但它毕竟是“模拟”验。因此，可以通过实验解决的问题就没必要再用多媒体模拟演示。

4.防止教学容量过大信息难以消化

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关键词电子技术；电视媒体；影响；应用

1电子技术的发展历史

世界上第一台计算机是1946年在美国诞生，这是电子时代到来的标志。此后，电子技术以较快的速度发展起来，从最早的电子管计算机到晶体管离计算机，再到集成电路计算机的出现，标志着电子技术发展到了一个全新的阶段。进入21世纪以后，出现了网络计算机，计算机的体积逐渐的变小，运行速度却更加快。期初，电子技术还不能获得人们的认可，但是当它的外形、内部程序和载体更加完善的时候，人们看到了它具有的强大功能，也意识到了它给我们的生活和工作带来的巨大便利。因此，可以说，随着电子技术的不断推广应用，人类的生活更加丰富多彩。利用网络计算机进行购物，解决了人们购物时间和空间限制的问题，也推动了快递行业的发展。把电子技术运用到微信、微博等媒体当中，可以拉近人与人之间的距离，人们可以随时随地进行沟通。这些新的变化是其他任何技术都不能相比的。所以，人们的生活已经离不开电子技术，电子技术的发展是时代进步的标志和需求，也是未来科技发展的趋势。

2电子技术在电视媒体中的应用

电视媒体的发展需要在电子技术的基础上进行，电子技术推动了电视媒体的革新和发展，不管是在电视媒体的表现形式或者是表现效果和视觉功能等方面，都发生了较大的改变和发展，提高了电视媒体的传播质量和效率。

2.1电子技术对电视媒体观看效果方面的影响

在电视媒体中应用电子技术，能够增强电视媒体的表现效果，使电视节目更具有艺术气息。首先，频道多样，内容丰富。随着人们生活水平的提高，对精神文化的需求也在不断增加，有了电子技术的强有力支持，电视媒体利用卫星信号传输或者无线网络传播，可以接受120多个频道，未来预测可以接受500多各频道，进而满足人们日益增长的精神需求；其次，频道增多的同时，随着3D以及4D等技术的出现和应用，电视画面效果更加真实，带个观众强烈的震撼，实现了高水平、高质量的技术水平。最后，电子技术的使用是信号变的更强，电视媒体信号受干扰性不断降低，信号质量得以保证，人们可以安全放心使用电视媒体观看节目。

2.2提高了电视媒体的视听功能

电子技术的有效运用改变了传统声音处理技术，带给观众完美的视听体验。例如湖南卫视的《我是歌手》这一档节目，电子技术和电视媒体的互相结合，不但能为观众完全展现歌手唱歌的画面，带给观众强有力的视觉震撼，不同场景的交替变化，可以使声音的收放自如更加游刃有余，和场景实现了完美的配合，这种声音和画面相统一的艺术表达方式，增强了观众的体验，提高了节目的感染力度。其次，可以使用电子技术再创声音，把声音和画面相分离，让观众通过声音猜测歌手名字，这种方式增加了节目的趣味性和吸引力。

3电子技术给电视媒体发展带来的影响

随着科技的不断进步，电子技术在数字化、网络化、智能化等方面都实现了快速发展，促使电视媒体不断创新。

3.1电子技术使电视媒体的存在感增强

随着电子技术的引入，电视媒体行业已经发生了较大变革，电视工作者应该把握好这种发展趋势，促使电子网络与电视媒体的融合，进而提高电视媒体的影响了，弥补电视媒体的缺点，满足不同受众的需求，使越来越多的受众来关注电视节目。首先，电子技术的有效运用是电视媒体的频道增多，内容丰富，更加被人们重视。在多数农村或者偏远的山区，由于缺少网络信号，在电视媒体中应用电子技术，就能够带动电视网络的建设，使农村和山区也能享受到和城市一样的待遇，由此一来，网络电视媒体就能够逐步走入每一个山区家庭。其次，改变人们被动选择节目的现状。电子技术的运用使电视节目的播放打破了时间和空间的限制，人们可以随时随地观看喜欢的节目。最后，随着互联网的普及，我国的网民数量与日俱增，因此，电视媒体应该借此机会使用电子技术途径向网络市场发展，通过网络媒体来广泛宣传电视节目，扩大市场范围，吸引更多受众。同时，电视媒体应该整合电视内容，把真实、严肃、敏锐的新闻要点传播放在新媒体环境当中进行。利用网络媒体的形式让受众重新认识自己，喜欢自己，增强自己的影响力。

3.2增加了电视媒体的功能

在电视节目中中使用电子技术，利用光缆可以把信号进行双向传输，人们不但可以连接有线电视，还可以把网络应用到电视中来，在电视上点播喜欢的网络节目观看，增加了电视媒体的功能。首先，可以利用网络技术根据自己的喜好和时间在电视上选择想要观看的节目。这样以来，就改变了广大用户观看节目的被动地位，能够线上线下，随时随地观看和存储播放，满足了新时期个性化的需求，增强用户的观看体验。促使电视媒体朝着多元化方向发展。其次，处于互联网时代，现代化的电子技术推动了电视媒体的发展。例如利用网络来宣传电视节目，从而实现商业目标，也可以利用网络和受众进行交流，进而拉近和广大群众的距离，实现电视节目制作的目的。处于多媒体背景下，电视媒体行业已经跟上了社会发展的步伐，并朝着多元化、多样化和全面化方向发展。

3.3提高了电视节目现代化水平

电视媒体行业要想跟上社会发展的步伐，就必须保证节目的多元化和个性化，这就需要电视制作者和电视节目制作者对电视媒体进行创新改革，整合资源，融入新鲜元素，改变了传统的新闻制作和艺术节目播放模式，和人们的生活更加贴近。有效传播了电视新闻媒体中的一些真实且敏感性的问题，使广大民众的知情权得以维护。首先，随着互联网的普及，网络已经成为了人们生活当中的必备品，在网络市场中运用电子技术和网络媒体相互结合的基础上创作各种类型的电视节目，能够扩大市场空间，增加受众群体。其次，电子技术有效应用，使电视媒体打破了时空的界限，可以随时收看错过的电视节目，同时大规模，高水平的传播技术也可以实现坐在家里观看全世界的实况直播。随着电子技术以及无线网络传输技术创新和发展，不管处于何种境地和时间，都能把现场的真实情况及时有效的传播给电视观众。电子技术推广应用使图像符号发生了变革，图像更加清晰，音效更加逼真，尤其是现在广泛使用的3D、4D技术，是电视媒体进步的重要标志，能让观众的体验更加真实。最后，电子技术的发展也给字幕制作特效方面提供了强有力的技术支撑。使用电子技术把图像，音效和特效相互结合，使电视新闻的传播效果得以全面发挥。此外，录像机和摄像机的发明以及运用，节约了各方面的资源，降低了投资成本，提升了工作效率。

3.4推动了商业化发展

在电视媒体中运用电子技术可以更好的向人们传输各种情感、思想以及价值道德观，使受众和电视媒体之间实现良好的沟通和交流，提高了电视媒体的人性化，进而实现广告收益的目的。这种新型的媒体形式，满足了当前社会发展和人们多元化、多面性的需求，突破了传统电视媒体刻板、单一的状况。