《彩色電視機(jī)原理與應(yīng)用》課件-04兼容制彩色電視制式、編碼與解碼

1、第四章 兼容制彩色電視制式、編碼與解碼 4.1 黑白、彩色電視兼容的可能性4.2 兼容制彩色電視制式4.3 PAL制彩色電視編碼與解碼原理4.4 梳狀濾波器解碼原理復(fù)習(xí)思考題 14.1 黑白、彩色電視兼容的可能性4.1.1 亮度與三基色信號(hào)的關(guān)系;由前面的討論可知, 亮度信號(hào)E-Y可以采用單個(gè)攝像管對(duì)景物的亮度攝取, 如?黑白電視攝像機(jī)一樣。但目前彩色攝像機(jī)通常由三只攝像管組成, 對(duì)彩色景物攝取并分別得到三基色電信號(hào)ER、 EG、EB, 它們反映了景物各像素的亮度、色調(diào)及色飽和度的變化信息。 如果將三基色信號(hào)分別控制顯像管的三個(gè)電子束流, 那么, 將在彩色顯像管相應(yīng)位置上, 重現(xiàn)該景物的亮度、

2、色調(diào)及色飽和度。 其重現(xiàn)的亮度是符合亮度方程的。2換句話說(shuō), 三基色信號(hào)以不同比例代數(shù)相加, 便可以合成亮度信號(hào), 此亮度信號(hào)正是黑白電視系統(tǒng)中所需要的圖像信號(hào), 它代表景物的亮度變化信息, 即: EY=0.30ER+0.59EG+0.11EB (4-1) 式中三個(gè)系數(shù)之和等于1, 如果ER、EG、EB都相等且為1 V, 則EY也是1V, 即由它們給出的亮度總和為白色; 如果ER 、 EG 、 EB相等但相對(duì)值小于1而大于0, 則EY是灰色; 當(dāng)ER 、EG 、 EB均為0, 則EY是黑色。 所以, 不論明亮程度如何, 對(duì)于黑白圖像, 三基色信號(hào)值相等且與亮度信號(hào)相同。 如果三基色分量不相等,

3、 三基色信號(hào)的比例反映色調(diào), 它們按(4- 1)式規(guī)定比例相加, 和值代表此時(shí)彩色景物相應(yīng)點(diǎn)呈現(xiàn)的亮度。 例如, ER =0.7V, EG =0.6V, EB =0.2 V, 此彩色的總亮度信號(hào)為 EY=0.30.7+0.590.6+0.110.2=0.586 V 3 該彩色的色調(diào)為橙色, 因?yàn)榈攘康娜飧魅?.2V相混將得到低亮度白光, 剩下0.5 V紅基色與0.4 V綠基色, 因其紅比例大于綠而呈現(xiàn)橙色, 顯然該彩色飽和度低于100%。 由上可知, ER、 EG、 EB、 EY四種信號(hào)只有三種是獨(dú)立的, 已知任意三種, 就可以通過(guò)加減法矩陣電路來(lái)合成第四種。 由于各項(xiàng)的系數(shù)均小于1,

4、所以, 可以由一些簡(jiǎn)單的電阻分壓電路構(gòu)成的電阻矩陣電路來(lái)產(chǎn)生。 ;顯然, 這給兼容電視提供了方便與可能, 為了書寫方便, 今后把以上四種信號(hào)EY 、 ER、 EG 、 EB分別用Y、 R、 G、 B來(lái)表示。 44.1.2 色度信號(hào)的編碼傳輸一、 色度信號(hào)的編碼要實(shí)現(xiàn)彩色與黑白電視的兼容, 彩色電視信號(hào)中應(yīng)當(dāng)含有僅代表亮度信息而不含有色度信息的亮度信號(hào), 然后再選擇兩種基色信號(hào)。 這樣, 黑白電視機(jī)可直接收看彩色電視信號(hào); 對(duì)于彩色電視機(jī)而言, 可將亮度信號(hào)與被選的兩種基色信號(hào)組合獲得三基色信號(hào)送至彩色顯像管。 例如二基色信號(hào)可選用R、 B, 或R、 G、 或G、 B, 第三個(gè)基色的大小可由亮度

5、方程和已知二基色的值解得。 但這樣選擇的色度信號(hào)有個(gè)很大的缺點(diǎn), 即亮度信號(hào)Y已經(jīng)代表了被傳送彩色光的全部崐亮度, 而R、 B或其它兩個(gè)基色本身也包含有亮度, 顯然是多余的, 且在傳輸過(guò)程中易干擾Y信號(hào)。 5為了克服這一缺點(diǎn), 一般不選基色本身作為色度信號(hào), 而是對(duì)基色信號(hào)進(jìn)行編碼, 即從基色信號(hào)中減去亮度信號(hào), 編碼后的信號(hào)稱為色差信號(hào)。 例如, R-Y, B-Y, G-Y, 這三種色差信號(hào)同樣可以用三基色信號(hào)按一定比例合成。 只要將(4- 1)式從各基色信號(hào)中減去, 便有色差信號(hào)與三基色信號(hào)之間的關(guān)系如下:R-Y=0.7R-0.59G-0.11BJY(4- 2)B-Y=-0.3R-0.59

6、G-0.89BJY(4- 3)G-Y=-0.3R+0.41G-0.11BJY(4- 4) 由于G-Y信號(hào)數(shù)值較小, 對(duì)改善信雜比不利, 同時(shí)可由簡(jiǎn)單的電阻矩陣實(shí)現(xiàn)R-Y, B-Y和G-Y的變換, 所以, 通常傳送Y, R-Y和B-Y, 其中Y代表亮度信息, R-Y, B-Y代表色度信息。 6二、 傳送色差信號(hào)的優(yōu)點(diǎn); 1.兼容效果好;當(dāng)選用Y、 R-Y、 B-Y三種信號(hào)時(shí), Y僅表示被傳送景物的亮度, 而不含色度, 例如傳輸一灰色時(shí), 其三基色信號(hào)為R=G=B=0.5 V, 它們合成的亮度信號(hào)Y=0.5 V。 色差信號(hào)必然為零, 而色差信號(hào)只表示色度不表示亮度, 只要將(4-1)式的左邊移到右

7、邊, 加以整理便可得0=0.3(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y) (4-5)這就是說(shuō), 在(4-5)式中, 三色差信號(hào)對(duì)亮度的貢獻(xiàn)為零, 所以色差信號(hào)的失真不會(huì)影響亮度。 因此, 黑白電視機(jī)只接收彩色電視臺(tái)中的Y信號(hào), 其效果與收看黑白電視臺(tái)一樣, 不受色差信號(hào)的干擾, 能正常重現(xiàn)原圖像的亮度, 所以, 其兼容效果好。 7 2.能夠?qū)崿F(xiàn)恒定亮度原理;所謂恒定亮度原理是指: 被攝景物的亮度, 在傳輸系統(tǒng)是線性的前提條件下均應(yīng)保持恒定, 與色差信號(hào)失真與否無(wú)關(guān), 只與亮度信號(hào)本身的大小有關(guān)。下面舉一例來(lái)說(shuō)明: 假設(shè)某時(shí)刻為一種偏紫的紅色, 其三基色信號(hào)為R=0.7 V, G=0.4

8、V, B=0.5V, 由(4-1) 式可知, 合成的Y=0.5V, 根據(jù)色差信號(hào)的定義, 我們可用矩陣電路合成得到紅色差信號(hào)和藍(lán)色差信號(hào)為 R-Y=0.7-0.5=0.2V B-Y=0.5-0.5=0V8如果我們選用Y、R-Y、B-Y三種獨(dú)立信號(hào)代表彩色信息, 并將它們傳送至接收端, 再利用矩陣電路同樣可以將以上三信號(hào)相加獲得R、 B基色信號(hào)為0.7 V、 0.5V, 同時(shí), 也可按下式合成綠色差信號(hào): G-Y=-0.51(R-Y)-0.19 (4-6)然后再與亮度信號(hào)Y相加獲得綠基色信號(hào)G為0.4V, 所恢復(fù)的三基色信號(hào)重現(xiàn)的亮度與Y=0.5 V相同。 在傳輸過(guò)程中, 假若Y信號(hào)無(wú)失真仍為0

9、.5V, 而紅色差信號(hào)受干擾變?yōu)?.3V, 藍(lán)色差信號(hào)受干擾變?yōu)?.2V, 則它們合成的綠色差信號(hào)將變?yōu)?0.191V, 在接收端已失真的色差信號(hào)與未失真的亮度信號(hào)合成形成的三基色信號(hào)為9R=0.3+0.5=0.8VG=-0.191+0.5=0.309VB=0.2+0.5=0.7 V顯然, 色調(diào)有失真, 紅色更加偏紫了, 但它們按(4-1)式合成的亮度信號(hào)Y仍然為0.5V, 即此時(shí)所顯示的亮度仍然與失真前的相同。這個(gè)道理很容易由(4-5)式得到證明, 即色差信號(hào)的失真不會(huì)影響亮度, 正是由于此, 使得兼容性得到改善。 應(yīng)當(dāng)指出, 電視傳輸系統(tǒng)并不是線性的, 因顯像管存在失真, 在發(fā)送端必須進(jìn)行

10、校正, 這會(huì)給恒定亮度原理帶來(lái)一定的影響。 我們知道, 被攝彩色景物的亮度信號(hào)Y與三基色信號(hào)間的關(guān)系是Y=0.3R+0.59G+0.11B 10經(jīng)正確的校正后形成的正確的亮度信號(hào)應(yīng)該是 Y =(0.3R+0.59G+0.11B) (4-7)但在實(shí)際的彩色電視中, 亮度信號(hào)是從經(jīng)過(guò)校正后的三基色信號(hào)而得到的, 崐因此, 實(shí)際的亮度信號(hào)可表示為 (4-8)在傳送黑白圖像時(shí), R=G=B, 由(4-7)式和(4- 8)式計(jì)算的結(jié)果相等, 即Y=Y , 說(shuō)明Y具有正確的幅度, 在黑白和彩色電視機(jī)中都能顯示出正確的亮度。在傳送彩色圖像時(shí), R、 G、 B不相等, 則按(4-8)式所確定的實(shí)際亮度信號(hào)Y的

11、幅度總是小于按(4-7)式所確定的正確亮度信號(hào) 的應(yīng)有值。 11但在實(shí)際的彩色電視中, 亮度信號(hào)是從經(jīng)過(guò)校正后的三基色信號(hào)而得到的, 因此, 實(shí)際的亮度信號(hào)可表示為Y=0.3R+0.59G+0.11B =0.3R +0.59G +0.11B (4-8)在傳送黑白圖像時(shí), R=G=B, 由(4- 7)式和(4- 8)式計(jì)算的結(jié)果相等, 即Y=Y 說(shuō)明Y具有正確的幅度, 在黑白和彩色電視機(jī)中都能顯示出正確的亮度。 在傳送彩色圖像時(shí), R、 G、 B不相等, 則按(4-8)式所確定的實(shí)際亮度信號(hào)Y的幅度總是小于按(4-7)式所確定的正確亮度信號(hào) 的應(yīng)有值。12經(jīng)理論計(jì)算表明: 就各種高飽和度的彩色而

12、言, 重現(xiàn)亮度都比原來(lái)的真正亮度要低, 其中, 尤以藍(lán)色和紅色的誤差最大。 用黑白電視機(jī)接收彩色信號(hào)時(shí), 彩色圖像的亮度低于應(yīng)有亮度, 說(shuō)明了“恒定亮度原理” 失效, 不過(guò), 在實(shí)際圖像中, 高飽和度彩色是不多見(jiàn)的, 大量的是低飽和度彩色和中性色(白、 灰、 黑), 因而其亮度誤差一般是不大的, 還不致于明顯地降低圖像的質(zhì)量, 通常不考慮這種失真。133.有利于高頻混合;高頻混合原理又叫做大面積著色原理, 是根據(jù)人眼分辨彩色差別的能力要比分辨亮度差別的能力低得多的這一特點(diǎn), 傳送亮度信號(hào)時(shí)占有全部視頻帶寬6 MHz, 而傳送色度信號(hào)則利用較窄的頻帶1.3 MHz, 這樣, 接收機(jī)所恢復(fù)的三個(gè)基

13、色信號(hào)只包含較低的頻率成分, 反映在畫面上, 是表示大面積的色調(diào), 而圖像的細(xì)節(jié), 即高頻成分, 則由亮度信號(hào)來(lái)補(bǔ)充。選用色差信號(hào)是有利于高頻混合的。 為了在接收端能夠得到帶寬6 MHz的三個(gè)基色信號(hào), 用亮度信號(hào)中的高頻分量代替基色信號(hào)中未被傳送的高頻分量, 用公式表示如下: 14 可見(jiàn), 在進(jìn)行高頻混合時(shí), 亮度信號(hào)中1.3 MHz以下的低頻成分不再重復(fù)出現(xiàn) , 以免造成色度失真, 如果直接用R、B等基色信號(hào)傳送, 則在高頻混合時(shí), 低頻分量的亮度會(huì)重復(fù)出現(xiàn)而造成彩色失真 。4.1.3 頻帶壓縮與頻譜間置; 一、 頻帶壓縮;由上可知, 我們選用亮度信號(hào)Y和兩色差信號(hào)(R-Y)、 (B-Y)

14、作為彩色電視信號(hào), 如果不加任何限制和處理的話, 則彩色電視信號(hào)的總頻帶過(guò)寬, 技術(shù)上實(shí)踐有困難, 更無(wú)法實(shí)現(xiàn)兼容, 所以, 必須壓縮彩色電視信號(hào)的頻帶寬度。15由于彩色電視的清晰度是由亮度信號(hào)的帶寬來(lái)保證的, 所以, 彩色電視信號(hào)中的亮度信號(hào)不能壓縮, 保持6MHz的帶寬, 而彩色并不表示圖像的細(xì)節(jié), 可將彩色信號(hào)的頻帶加以壓縮, 不必傳送色度信號(hào)的高頻分量。 實(shí)踐證明: 將色度信號(hào)頻帶壓縮到11.5 MHz, 重現(xiàn)彩色圖像效果已能滿足要求, 我國(guó)彩電制式中, 規(guī)定色度信號(hào)帶寬為1.3 MHz。 16 二、 頻譜間置;色差信號(hào)的頻帶雖經(jīng)壓縮, 但仍與頻帶寬度為6MHz的亮度信號(hào)重疊, 這樣不

15、僅互相干擾, 而且接收端也無(wú)法將它們區(qū)分開(kāi)。那么, 如何使亮度、 色度共用6MHz帶寬而不相互干擾 為解決這一問(wèn)題, 我們先介紹一下有關(guān)頻譜分析的概念。 頻譜就是電信號(hào)的能量按頻率的分布, 也就是信號(hào)的頻域表示法。 對(duì)于給定的信號(hào)波形(時(shí)域表示)求出其頻譜(頻域表示)叫做頻譜分析。 基本的方法是付氏級(jí)數(shù)展開(kāi)法。實(shí)際上, 所有周期信號(hào)的頻譜都是離散譜, 而所有非周期信號(hào)的頻譜都是連續(xù)譜。必須指出, 信號(hào)的頻譜和通道的幅頻特性是崐兩個(gè)不同的概念, 前者是信號(hào)本身的屬性, 后者則是電路(放大器、 濾波器等)的特性。 17由于采用了周期性掃描, 所以黑白電視圖像信號(hào)可以看成是周期性的。 因而, 它們的

16、頻譜集中在行頻各次諧波附近, 且是一簇一簇的離散譜, 信號(hào)中的諧波頻率越高, 其幅頻衰減越大, 雖然它們占據(jù)06 MHz的帶寬, 但在各譜線之間的一段間隔內(nèi)并無(wú)譜線; 同亮度信號(hào)一樣, 色度信號(hào)也具有同樣的周期性, 因?yàn)樗彩前赐粠l和行頻掃描出來(lái)的, 所以色度信號(hào)的譜線也是一群一群的離散譜, 群與群之間的間距也是行頻。 因此, 可以在亮度信號(hào)的頻譜間隙里穿插色度信號(hào)的頻譜。 或者說(shuō), 色度信號(hào)的頻譜, 正如農(nóng)作物的間種法一樣, 可以使它們相互錯(cuò)開(kāi)。 18實(shí)現(xiàn)頻譜間置最簡(jiǎn)單的方法是將色差信號(hào)進(jìn)行一次調(diào)制, 只要適當(dāng)選擇其調(diào)制載頻便可以使已調(diào)色差信號(hào)的頻譜與亮度信號(hào)頻譜交錯(cuò), 如圖4-1所示。

17、 其中, 色差信號(hào)調(diào)制所用載波信號(hào)稱為副載波, 我國(guó)彩色電視所選擇的副載波頻率為fSC =4.433 618 75 MHz, 圖4-1示出的副載波頻率fSC正好是行頻fH的283.5倍, 因此, 可將色差信號(hào)頻譜搬到亮度頻譜間隔的中央, 接收機(jī)能夠根據(jù)它們頻率分量不同, 而將它們分離,合理使用了6MHz的頻帶, 有利于兼容。 19圖 4-1 頻譜交錯(cuò) 20 4.1.4 彩色電視全射頻電視信號(hào)頻域圖;彩色全電視信號(hào)(FBAS)是由黑白全電視信號(hào)與色度信號(hào)疊加而成的, 仍采用殘留邊帶發(fā)送, 它與高頻伴音信號(hào)合在一起稱為彩色電視全射頻電視信號(hào), 其頻譜示意圖如圖4-2所示。由圖可見(jiàn), 其頻帶寬度和頻

18、道劃分與黑白電視完全一樣, 僅在高頻端色差信號(hào)對(duì)副載波是雙邊帶調(diào)幅, 由上可知, 色度信號(hào)與亮度信號(hào)頻譜交錯(cuò), 互不干擾, 所以, 黑白、彩色電視完全可以兼容。 圖中, fS仍表示FM制伴音信號(hào)載頻, 它比圖像載頻fP仍高6.5 MHz。 21224.2 兼容制彩色電視制式4.2.1 正交調(diào)制解調(diào)基本原理;前面我們已經(jīng)介紹過(guò)的頻譜間置概念, 僅是一個(gè)色差信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的情況, 而實(shí)際上有兩個(gè)色差信號(hào), 怎樣把兩個(gè)色差信號(hào)同時(shí)調(diào)制到一個(gè)彩色副載頻上 又如何將這兩個(gè)色差信號(hào)的頻譜相互錯(cuò)開(kāi)呢 正交調(diào)制是一種簡(jiǎn)便且行之有效的方法, 它是將兩個(gè)色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)分別調(diào)制在頻率相同, 相位相差9

19、0的兩個(gè)色副載波上, 再將兩個(gè)輸出加在一起。 在接收機(jī)中, 則根據(jù)相位的不同, 從合成的副載波已調(diào)信號(hào)中可分別取出兩個(gè)色差信號(hào), 因此, 這種調(diào)制既能在一個(gè)副載波上互不干擾地傳送而且便于解調(diào)分離, 又不增加頻帶。為了減小副載波對(duì)圖像的光點(diǎn)干擾, 這里采用平衡調(diào)幅制, 即采用抑制副載波的調(diào)幅式。 23色差信號(hào)的正交平衡調(diào)制的方框圖如圖4- 3所示, 它由兩個(gè)平衡調(diào)幅器, 副載波90移相器和線性相加器等部分組成。 實(shí)際上, 平衡調(diào)幅器是一個(gè)乘法器, 它的輸出是兩個(gè)輸入信號(hào)的乘積。 圖 4-3 正交平衡調(diào)制原理 24設(shè)基準(zhǔn)副載波的幅值為1, 色差信號(hào)(B-Y)與基準(zhǔn)副載波sinSCt在(B-Y)平衡

20、調(diào)幅器中相乘后, 輸出藍(lán)色度分量(B-Y) sinSCt, 基準(zhǔn)副載波sinSCt經(jīng)90移相后, 變成sinSCt, 它與色差信號(hào)(R-Y)在(R-Y)平衡調(diào)幅器中相乘后, 輸出紅色度分量(R-Y) cosSCt, 它們相互正交, 在線性相加器中相加, 就得到色度信號(hào)為F=(B-Y)sinSCt+(R-Y) cosSCt (4-12) 顯然, 色度信號(hào)是兩個(gè)已調(diào)色差信號(hào)即兩個(gè)色度分量的矢量和。 圖4- 3(b)畫出了色度信號(hào)F的矢量圖, 圖中對(duì)角線的長(zhǎng)度代表色度信號(hào)F的幅值, 而是F的相角, 其矢量式為 25(4-13) 由此可見(jiàn), 彩色圖像的色度信息全部包含在色度信號(hào)的振幅與相角之中, 因?yàn)?/p>

21、振幅 取決于色度信號(hào)的幅值, 因此, 它決定了所傳送彩色的飽和度, 而相角取決于色差信號(hào)的相對(duì)比值, 因而它決定了彩色的色調(diào), 這就是說(shuō), 色度信號(hào)既是一個(gè)調(diào)幅波, 又是一個(gè)調(diào)相波, 色飽和度是利用已調(diào)副載波的幅值來(lái)傳送的, 而色調(diào)是利用已調(diào)副載波的相位來(lái)傳送的。 26由于平衡調(diào)幅波的包絡(luò)不再是原來(lái)調(diào)制信號(hào)的波形, 因此, 不能用包絡(luò)檢波的方法檢出調(diào)制信號(hào)。 所以, 要將色度信號(hào)F還原為(B-Y)和(R-Y)兩個(gè)色差信號(hào), 則必須用正交解調(diào)器 , 它實(shí)際上也是一種乘法器, 因此, 正交解調(diào)器也稱為乘法檢波器。 在接收機(jī)中, 要實(shí)現(xiàn)乘法檢波, 必須產(chǎn)生彩色副載波, 它的頻率和相位要嚴(yán)格地和正交平

22、衡調(diào)制器中的彩色副載波一致。 并同樣地分成兩個(gè)互相垂直的分量, 然后將副載波的這兩個(gè)分量分別和已調(diào)色度信號(hào)相乘, 再經(jīng)低通濾波器取出色差信號(hào)。 乘積式同步解調(diào)器(正交解調(diào))原理框圖如圖4- 4所示。 27圖 4-4 正交解調(diào)原理方框圖 284.2.2 PAL制、 NTSC制和SECAM制的共性與不同特點(diǎn)簡(jiǎn)單地講, 當(dāng)今世界三大彩色電視廣播制式的共性是: 它們都與原來(lái)的黑白電視相兼容, 且都是用攝像機(jī)攝取三基色信號(hào), 并把這三基色信號(hào)編碼成一個(gè)亮度信號(hào)Y和色差信號(hào)(R-Y)、 (B-Y)來(lái)傳送, 其主要差別體現(xiàn)在兩個(gè)色差信號(hào)對(duì)副載波的調(diào)制方式上。 一、NTSC制的特點(diǎn);NTSC制于1953年在美

23、國(guó)開(kāi)始廣播, 是較早應(yīng)用于彩色、黑白兼容的彩色電視制式。為了壓縮頻帶, 又能獲得良好的圖像質(zhì)量, NTSC制有如下的特點(diǎn): (1) NTSC制采用的頻帶寬度為4MHz, 掃描行數(shù)為525行, 掃描場(chǎng)數(shù)為60場(chǎng), 可以與原黑白電視相兼容。 29(2) 根據(jù)人眼的視覺(jué)對(duì)亮度細(xì)節(jié)較敏感, 對(duì)彩色細(xì)節(jié)不敏感的特性, 將亮度信號(hào)以寬頻帶傳送(04MHz), 以窄帶傳送(01.5 MHz)色度信號(hào)。(3) 采用頻譜間置技術(shù), 副載頻選為fSC=3.579 545 MHz。 (4) 選用Y、I、Q作為傳輸信號(hào), 其中Y仍為亮度信號(hào), I、 Q為色差信號(hào), 它是色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)的一種線性組合。

24、它們之間的關(guān)系由下式確定: I=0.877(R-Y) cos33-0.493(B-Y) sin33 (4-14) Q=0.877(R-Y) sin33+0.493(B-Y) cos 33 (4-15) 上式表明: I色差信號(hào)的矢量超前(R-Y)矢量33, 并處在紅黃色區(qū)域, Q色差信號(hào)的矢量超前(B-Y)矢量33, 并處在藍(lán)紫色區(qū)域。 如圖4- 5所示, I、Q仍為互相正交。 30圖 4-5 I、Q與(R-Y)、 (B-Y)色差矢量的關(guān)系 31這里之所以不用藍(lán)色差與紅色差信號(hào), 而用I、Q色差信號(hào), 是因?yàn)槿搜鄯直婕t、 黃之間顏色變化的能力最強(qiáng), 而分辨藍(lán)與紫色之間顏色變化的能力最弱, 這樣,

25、 在傳輸分辨力弱的Q信號(hào)時(shí), 可用較窄的頻帶(00.5MHz), 而傳送分辨力強(qiáng)的I信號(hào)時(shí), 可用較寬的頻帶(01.5MHz)。 用亮度方程式(4- 1)代入(4-14)、(4-15)式, 即可得到Y(jié)、 I、 Q與三基色的關(guān)系式:I=0.6R-0.28G-0.32B (4-16) =0.21R-0.52G+0.31B (4-17) 顯然, 在傳送黑白信號(hào)時(shí), 由于R=G=B, 所以色差信號(hào)I、Q均為0, 減少了色度信號(hào)與亮度信號(hào)之間的干擾。 32(5) 采用正交平衡調(diào)幅, 把兩個(gè)色差信號(hào)調(diào)制在副載波上, 色度信號(hào)Q分量用雙邊帶方式傳送, 而I分量用殘留邊帶傳送。 這樣做, 既可以使色度信號(hào)的帶

26、寬得到壓縮, 又能保證正常的彩色傳送, 同時(shí), 色度與亮度信號(hào)之間干擾較小。(6) 在三大兼容制中, NTSC制色度信號(hào)的處理過(guò)程最為簡(jiǎn)單, 因而相應(yīng)的解碼電路也簡(jiǎn)單, 這給接收機(jī)生產(chǎn)帶來(lái)方便, 有利于降低成本。(7)NTSC制的主要缺點(diǎn)是對(duì)相位敏感, 容易出現(xiàn)彩色變色。換句話說(shuō), 傳輸過(guò)程中所產(chǎn)生的相位失真將導(dǎo)致色調(diào)變化。 33二、SECAM制特點(diǎn);SECAM制是為了克服NTSC制相位失真的缺點(diǎn)而由法國(guó)人研制出來(lái)的。主要特點(diǎn)如下: (1) 在SECAM制中, 傳輸信號(hào)仍采用亮度信號(hào)Y, 色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y), 但兩色差信號(hào)不是和亮度信號(hào)同時(shí)傳送的, 而是將兩個(gè)色差信號(hào)(R-Y)和(

27、B-Y)逐行輪換對(duì)兩個(gè)副載波(f1=4.025MHz, f2=4.40625MHz)進(jìn)行調(diào)頻后, 并疊加在逐行傳送的亮度信號(hào)上一起傳送的。也就是說(shuō), 在第n行時(shí)傳送(R-Y)調(diào)頻信號(hào), 第n+1行時(shí)傳送(B-Y)調(diào)頻信號(hào), 而亮度信號(hào)則是每一行都傳送, 在任一行時(shí)間內(nèi), SECAM制信號(hào)中, 只存在一個(gè)亮度信號(hào)和某一個(gè)色差信號(hào)。 所以不會(huì)發(fā)生互相串色的現(xiàn)象。34(2) 在SECAM制中, 由于色差信號(hào)對(duì)彩色副載波采用了調(diào)頻方式, 并且調(diào)頻信號(hào)在進(jìn)行頻率檢波之前, 可以進(jìn)行限幅, 所以, 色度信號(hào)對(duì)相位失真不敏感。 (3) 在SECAM制中, 色度信號(hào)采用了調(diào)頻制, 由于調(diào)頻為連續(xù)頻譜, 故不能

28、采用副載頻偏置以實(shí)現(xiàn)色度信號(hào)和亮度信號(hào)的頻譜交錯(cuò), 因而其兼容性比NTSC制和PAL制稍差一些。 35(4) SECAM制的解碼和其它制式的解碼器一樣, 亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)(R-Y)、 (B-Y)在一行時(shí)間內(nèi)必須同時(shí)存在, 以恢復(fù)和重現(xiàn)彩色圖像所必須的R、G、B三基色信號(hào)。 由于SECAM制在一行時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)色差信號(hào)被傳送這一特點(diǎn), 所以, 在解碼器中, 根據(jù)圖像信號(hào)行間的相關(guān)性, 采用64s延時(shí)線, 將收到的信號(hào)存儲(chǔ)一行時(shí)間, 以使每一行所傳送的色差信號(hào)可以使用兩次, 在被傳送行使用一次, 在未被傳送行用延時(shí)線的存儲(chǔ)特性再使用一次, 這正好取得在一行時(shí)間內(nèi)所缺少的那一個(gè)色差信號(hào), 從

29、而實(shí)現(xiàn)了在一行時(shí)間內(nèi)Y、 (R-Y)、 (B-Y)的同時(shí)存在。由于每傳送一行色差信號(hào)要利用兩次, 所以這種制式的彩色垂直清晰度降低一半。 36 三、PAL制及其特點(diǎn);PAL制也是為了克服NTSC制相位敏感性于1962年在原西德研制出來(lái)的一種兼容彩色電視制式, 實(shí)際上它是NTSC制的一種改進(jìn)。這種制式將在下節(jié)詳細(xì)敘述。其特點(diǎn)如下:;(1) 采用色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)作為色度信號(hào)的兩個(gè)分量, 都用01.5 MHz的帶寬, 雙邊帶方式傳送。(2) 傳送時(shí), 將兩個(gè)色差信號(hào)之一的(R-Y)信號(hào)逐行倒相180, 接收后再將(R-Y)信號(hào)相位復(fù)原。由于將(R-Y)信號(hào)逐行倒相180進(jìn)行傳送, 則在

30、相鄰行上的相位誤差可以相互補(bǔ)償, 當(dāng)出現(xiàn)微分相位失真時(shí), 可以保持色調(diào)不變。(3) 亮度信號(hào)與色度信號(hào)頻譜交錯(cuò), 相互干擾小, 可以實(shí)現(xiàn)分離。 37(4) 存在“百葉窗”效應(yīng), 當(dāng)梳狀濾波器的直通信號(hào)與延時(shí)輸入信號(hào)間存在幅度誤差, 或延時(shí)存在誤差, 或傳輸通道有相位誤差, 或存在通道頻率失真, 都會(huì)引起兩色差信號(hào)間互相串?dāng)_, 也可以說(shuō), 將導(dǎo)致兩分量分離不徹底。又因串?dāng)_也是逐行倒相的, 造成相鄰兩行間色度信號(hào)的亮度差異較大, 人眼對(duì)亮度差異較敏感而產(chǎn)生對(duì)圖像有明暗相間的水平條紋, 這種明暗相間的水平線條因隔行掃描而向上蠕動(dòng), 故稱“爬行”, 該水平條紋類似于百葉窗, 故又稱作“百葉窗”效應(yīng)。

31、也可以說(shuō)PAL制電視將NTSC制存在的色調(diào)失真轉(zhuǎn)換成“爬行”現(xiàn)象, 當(dāng)然在實(shí)際中可以利用調(diào)整來(lái)使此現(xiàn)象消失或減至不明顯。38總之, 上述三種制式都是行之有效的彩色電視制式, 經(jīng)多年的使用, 都積累了崐相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn), 單從技術(shù)性能方面比較, 決不能得出完全肯定或完全否定某一制式的結(jié)論。 實(shí)際上, 各國(guó)在選定制式時(shí)往往受到各方面因素的制約, 而決非都是出于技術(shù)考慮。 394.3 PAL制彩色電視編碼與解碼原理4.3.1 逐行倒相; 一、 色度信號(hào)的壓縮;為了實(shí)現(xiàn)兼容, 在彩色電視制式中規(guī)定, 負(fù)極性亮度信號(hào)仍以掃描同步電平最高, 若以它為100%, 則黑色電平即消隱電平為76%, 白色電平為20

32、%。 由于彩色全電視信號(hào)是由色度信號(hào)與黑白全電視信號(hào)相加而成, 如果不經(jīng)任何處理, 則疊加后的結(jié)果使得色度信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍超出了黑白電平的范圍。 當(dāng)色度信號(hào)超過(guò)白電平時(shí), 將對(duì)發(fā)射機(jī)中的調(diào)制器產(chǎn)生過(guò)調(diào)失真; 當(dāng)色度信號(hào)高于同步電平時(shí), 色度信號(hào)將會(huì)被切割出來(lái)破壞接收機(jī)的同步。40為此, 我們規(guī)定, 色度疊加在亮度電平的最高值, 應(yīng)比同步電平低5.5%, 色度信號(hào)的最低電平應(yīng)在零以上, 規(guī)定高于1.5%, 即把色度信號(hào)壓縮到白黑電平范圍的33%。按上述條件, 我們很容易計(jì)算出被壓縮了的藍(lán)色差信號(hào)和紅色差信號(hào), 分別用U和V表示為U=0.493(B-Y)= (4-18)V=0.877(R-Y)= (

33、4-19)41用壓縮后的U、 V信號(hào)去調(diào)制兩個(gè)互相正交的副載波, 便得到兩個(gè)已調(diào)色度分量: FU色度分量與FU色度分量, 即 FU=U sinSCt (4-20) FV=V cosSCt (4-21)將它們相加便獲得色度信號(hào), 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為: F=FU+FV =其中: =arctg SC為副載波頻率。 其矢量式為F=U+V (4-23) (4-22)42二、 逐行倒相;PAL制是在NTSC制的基礎(chǔ)上加一個(gè)逐行倒相的改進(jìn)措施, 所以稱為逐行倒相正交平衡調(diào)幅制。所謂逐行倒相, 是將色度信號(hào)中的一個(gè)分量, 即第二分量FV逐行倒相。具體地說(shuō), 當(dāng)掃描順序?yàn)榈趎行時(shí), FV等于VcosSCt, 即相當(dāng)

34、于矢量V的相位是90當(dāng)掃描順序?yàn)榈趎+1行時(shí), FV等于Vcos(SCt+180), 相當(dāng)矢量V倒相變?yōu)?70; 當(dāng)掃描到第n+2行時(shí), 矢量V的相位又變回到90。如此反復(fù)進(jìn)行。而矢量U的相位是不隨掃描行序改變的, 因此, 相加后色度信號(hào)的相位也是逐行改變的。 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 43F=U sinSCt V cosSCt = U sinSCt +K(t)Vcos SCt =|F|sinSCt +(t) (4-24)其中:(t)=K(t) arctg k(t)稱為開(kāi)關(guān)函數(shù), 為半行頻方波, 幅值為1, 反映了逐行倒相, 當(dāng)取值為+1時(shí), 即未倒相行Fn, 稱為NSTC行; 當(dāng)取值為-1時(shí), 即倒相

35、行Fn+1稱為PAL行。顯然, 對(duì)于任一色度信號(hào), Fn與F n+1矢量以水平軸U鏡像對(duì)稱。其矢量圖和K(t)波形圖如圖4-6所示。 44圖 4-6 逐行倒相矢量圖與開(kāi)關(guān)函數(shù)波形圖 45三、PAL制對(duì)相位失真的補(bǔ)償原理;傳輸系統(tǒng)各單元的線性相位失真, 在多山地區(qū)或高層建筑物附近信號(hào)傳播過(guò)程發(fā)生多經(jīng)相位干擾, 接收機(jī)中副載波恢復(fù)電路的相位誤差等等。 采用逐行倒相的結(jié)果都能使這些相位誤差互補(bǔ)抵消, 現(xiàn)以微分相位失真的改善來(lái)說(shuō)明逐行倒相克服相位失真原理。所謂微分相位失真, 是管子在大信號(hào)工作狀態(tài)下出現(xiàn)的非線性失真。 它的特點(diǎn)與信號(hào)電平有關(guān), 因?yàn)樵诖笮盘?hào)工作狀態(tài)下, 容易進(jìn)入管子特性曲線的非線性部分

36、, 將使頻率相同的信號(hào)因電平不同產(chǎn)生不同的相移, 這種取決于特性曲線的非線性的相位失真, 就稱為微分相位失真。46色度信號(hào)是疊加在亮度信號(hào)上傳送的, 亮度信號(hào)隨圖像內(nèi)容的變化忽大忽小, 使色度信號(hào)在管子的特性曲線上來(lái)回移動(dòng), 于是信號(hào)的相移隨亮度信號(hào)電平而變, 因而產(chǎn)生了色調(diào)失真。 這種微分相位失真, 不能用簡(jiǎn)單的相位校正網(wǎng)絡(luò)來(lái)校正。微分相位失真只與亮度電平有關(guān), 相鄰兩行上相鄰像素的亮度總是差不多的, 它們的色度信號(hào)的微分相位失真也就基本相同, 假設(shè)都滯后一個(gè)相角, 如圖4-7所示。對(duì)紫條的色度信號(hào), 其NTSC行本來(lái)是Fn,但滯后相角就成了Fn, 而PAL行本來(lái)是Fn+1, 但滯后相角就成

37、了Fn+1, 這個(gè)Fn+1矢量的FV分量在接收機(jī)中又被倒相, 于是變成了Fn+1, Fn和Fn+1恰好對(duì)稱地位于Fn的兩旁, 經(jīng)平均后, 色調(diào)將準(zhǔn)確地重現(xiàn)為原來(lái)的色調(diào)(紫色), 即使相位誤差高達(dá)40, 47圖4-7 相位失真的互補(bǔ)48Fn幾乎是藍(lán)色, Fn+1幾乎是紅色, 平均起來(lái)還是紫色, 換句話說(shuō), 合成的色度矢量與原色度矢量相位相同, 即與Fn重合。但是, 合成色度矢量F合的長(zhǎng)度減小了cos倍, 也即其飽和度下降了, 越大, 其飽和度下降得越多, 所以, 校正相位失真, 是以色飽和度下降為代價(jià)的。值得慶幸的是, 人眼對(duì)色飽和度的變化不那么敏感, 一般地, 當(dāng)不太大時(shí), 色飽和度的變化就更

38、不易覺(jué)察。 這里所說(shuō)的平均, 是用人眼的生理混色特性實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)際上在接收機(jī)中, 這種平均是通過(guò)延時(shí)分離電路來(lái)完成的。 不論采用何種平均方法, 其原理是相同的, 即PAL行的相位失真效果與NTSC行相反, 使得色調(diào)畸變得到了校正。 494.3.2 PAL制編碼調(diào)制原理;同NTSC制編碼器一樣, PAL編碼器的任務(wù)也是將攝像機(jī)攝取的三個(gè)基色信號(hào)R、G、B編制成彩色全電視信號(hào)。PAL制編碼器的組成框圖如圖4- 8所示, 與NTSC制編碼器相比, 只多了一個(gè)PAL開(kāi)關(guān), 它把加于V平衡調(diào)制器的副載波逐行倒相, 其開(kāi)關(guān)電壓由k(t)脈沖來(lái)控制, 編碼器的主要工作過(guò)程如下:;(1) 將R、G、B三個(gè)基色

39、信號(hào)通過(guò)矩陣電路, 變換成亮度信號(hào)Y和色差信號(hào)U、 V。(2) U和V信號(hào)通過(guò)低通濾波器, 只保留1.3 MHz以下的低頻信號(hào)。50(3) 把帶寬限制后的U、 V信號(hào)送入U(xiǎn)和V平衡調(diào)制器, 對(duì)零相位的副載波和90相位的副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅, 分別輸出FU和FV色度分量。 (4) 為了使亮度信號(hào)對(duì)色度信號(hào)的干擾在電視上看不出來(lái), 所以, 在亮度通道中設(shè)有一個(gè)中心頻率為色副載波頻率的陷波器。 由于色差信號(hào)通過(guò)低通濾波器后, 一定會(huì)引起附加延時(shí), 為了使亮度信號(hào)和色度信號(hào)在時(shí)間上一致, 須將亮度信號(hào)加以適當(dāng)延時(shí), 延時(shí)量約為0.6 s。(5) 將FU 、 FV兩個(gè)色度分量與亮度信號(hào)Y在線性相加器中疊加

40、, 其輸出便是彩色全電視信號(hào)。 51圖 4-8 PAL制編碼調(diào)制原理框圖 52 4.3.3 逐行倒相正交同步解調(diào)原理;解碼是編碼的逆過(guò)程, 它把彩色全電視信號(hào)還原成三基色信號(hào)。PAL解碼崐器有各種類型, 我們以目前廣泛應(yīng)用的PALD又稱為延時(shí)線型PAL解碼器為例, 說(shuō)明其工作原理。PALD解碼器原理框圖如圖4- 9所示。 53圖4-9 PALD解碼器原理框圖54主要工作過(guò)程如下:(1) 首先通過(guò)頻率分離, 把彩色全電視信號(hào)分離為亮度信號(hào)和色度信號(hào)。 用一個(gè)陷波器, 其陷波頻率為色副載頻, 從彩色全電視信號(hào)中濾去色度信號(hào), 得到亮度信號(hào)。 用一個(gè)帶通濾波器, 其通頻帶的中心頻率也為色副載波, 并

41、具有色度信號(hào)占有的帶寬, 從彩色全電視信號(hào)中選出色度信號(hào)。(2) 色度信號(hào)經(jīng)延時(shí)解調(diào)器, 也稱梳狀濾波器分離出兩個(gè)色度分量FU和FV, 其工作原理將在下節(jié)詳細(xì)介紹。55(3) 為了從色度分量FU和FV中解調(diào)出兩個(gè)色差信號(hào), 要各用一個(gè)同步解調(diào)器, 同步解調(diào)原理前已敘述, 不過(guò), 這里要注意的是紅色差信號(hào)同步解調(diào)器輸入信號(hào)是逐行倒相的, 無(wú)論是PAL行還是NTSC行, 解調(diào)器輸出均為正極性紅色差信號(hào)(R-Y), 因此, 該同步解調(diào)器的插入副載波的倒相次序應(yīng)與輸入的FV分量一一對(duì)應(yīng), 否則, 將會(huì)產(chǎn)生很大的色調(diào)失真。(4) 將亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)(R-Y)、 (B-Y)送入矩陣電路, 還原成三

42、個(gè)基色信號(hào)R、 G、 B, 送至彩色顯像管。 56 4.3.4 PAL制頻譜間置原理;如前所述, 為了兼容, 將使彩色電視信號(hào)總頻帶與黑白電視信號(hào)頻帶相同。 通常將已壓縮的色度信號(hào)頻譜插入亮度信號(hào)頻譜的間隙之中,以實(shí)現(xiàn)亮度、 色度信號(hào)的頻譜交錯(cuò)。 SECAM制是將兩種已調(diào)色差信號(hào)從時(shí)間上分開(kāi), 避免兩種色度分量的互相干擾, 而NTSC制中兩色度分量的頻譜是重合的, 只不過(guò)是相位不同。我國(guó)采用的PAL制由于采用了逐行倒相正交平衡調(diào)幅, 只要合理選擇副載波的頻率, 就可以將FU、k(t)FV與Y三種信號(hào)的主譜線互相錯(cuò)開(kāi), 做到互不干擾。 57一、PAL制紅、 藍(lán)兩色度分量的主譜線分析;我們知道,

43、U、V和Y信號(hào)都是時(shí)間的函數(shù), 因電視掃描是周期性的, 這使得它們的頻譜是由以行頻fH為間距的一束束譜線所組成, V、U和Y的頻譜圖如圖4-10(a)、(e)、(g)所示。由于主譜線兩邊的幀頻諧波邊帶相對(duì)于行頻實(shí)際上是很窄的, 且其幅度相對(duì)于主譜線幅度也很小, 衰減也很快, 所以圖中只畫出了它們的主譜線。U信號(hào)對(duì)副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅, 所產(chǎn)生的FU色度分量的頻譜如圖4-10(b), 是由對(duì)稱分布在副載頻fSC兩邊的旁頻帶fSCnfH組成。 58由式(4- 24)可知, 色度信號(hào)F中除了含有色度信息U、 V之外, 還有開(kāi)關(guān)信息k(t), 這是PAL信號(hào)與NTSC信號(hào)的區(qū)別所在。它是時(shí)間t的奇函數(shù),

44、 經(jīng)付氏級(jí)數(shù)展開(kāi)可知, k(t) 頻譜由半行頻的奇數(shù)倍的頻率成分所組成, 這些頻率包括: (n=0, 1, 2, ) 其頻譜圖如圖4-10(c)所示。 59k(t)對(duì)副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅后所獲得的逐行倒相副載波的頻譜如圖4-10(d)所示, 它是由對(duì)稱分布在副載頻fSC兩旁的旁頻帶 組成。 故第一對(duì)譜線與副載頻的間隔為 , 而其余頻譜間隔為fH。由于逐行倒相的紅色差分量k(t)FV=Vk(t) cosSCt, 所以, k(t) FV信號(hào)相當(dāng)于將V色差信號(hào)對(duì)k(t) cosSCt信號(hào)進(jìn)行平衡調(diào)幅。 調(diào)幅后所包含的頻率成分為其頻譜如圖4- 10(f)所示。 頻譜中, 兩個(gè)邊帶的第一個(gè)頻率分量為 ,

45、與副載頻相距半行頻 , 而邊帶其余各分量以fH間置, 可見(jiàn)與圖4-10(d) 頻譜位置一致。 60圖 4-10 PAL制頻譜間置圖 61通過(guò)上面分析可知, 由于PAL制對(duì)副載波采用逐行倒相, 使得紅、藍(lán)兩個(gè)色度分量FU、k(t)FV不但相位正交, 而且它們的主譜線互相錯(cuò)開(kāi) 。二、 副載波的選擇;副載波選擇的基本原則是使亮度信號(hào)Y和色度信號(hào)F譜線分開(kāi)。在NTSC制中, 彩色副載波的頻率選為半行頻的奇數(shù)倍, 即 62已調(diào)色度信號(hào)頻譜正好插在兩相鄰行亮度頻譜的中間, 并以最大間距拉開(kāi), 使色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾最小。但色度信號(hào)中的U、V分量頻譜位置相同, 只是二者相位正交。 在PAL制中, 如果仍

46、和NTSC制一樣采用“行頻間置”, 將使得V信號(hào)譜線與亮度信號(hào)Y的譜線重疊在一起, 形成很強(qiáng)的副載波干擾。 由于亮度信號(hào)Y的頻譜分布是由行掃描周期決定的, 主頻譜處在nfH頻率點(diǎn)上, 主譜線間隔為fH, 無(wú)法改變, 而U、V分量的頻譜分布與所選擇的副載頻有關(guān), 因此, 只能重新選擇一個(gè)合適的副載頻, 使得Y、U、V三個(gè)信號(hào)的頻譜相互錯(cuò)開(kāi)。 在PAL制中, 副載頻采用行頻間置, 即63間置后的頻譜如圖4-10(h)所示。由圖可知, 亮度信號(hào)與色度信號(hào)錯(cuò)開(kāi)fH, 兩色度信號(hào)間錯(cuò)開(kāi) 。 實(shí)際上, 為了減小副載波對(duì)亮度信號(hào)的干擾, 改善兼容性, PAL制副載頻附加了25Hz, 稱為半場(chǎng)頻間置, 即選擇

47、f SC=283.75 fH +25 Hz=4.433 618 75 MHz4.43 MHz64原理簡(jiǎn)述如下:當(dāng)黑白電視機(jī)接收彩色電視信號(hào)時(shí), 由于色度信號(hào)與亮度信號(hào)疊加在一起, 對(duì)黑白電視機(jī)而言, 無(wú)法濾除色度信號(hào), 將會(huì)通過(guò)視頻放大加至顯像管, 由上述分析知, 副載頻是行頻的283.75倍, 或說(shuō)TH=283.75 TSC, 而色度信號(hào)的載頻就是副載頻f SC, 因此, 每當(dāng)色度信號(hào)變化一周, 相當(dāng)于屏幕上顯示出一亮點(diǎn)與一暗點(diǎn), 這樣, 每掃描一行將出現(xiàn)200多個(gè)亮點(diǎn), 又因一行中所包含的副載波周期并不是整數(shù), 相鄰行光柵上出現(xiàn)的干擾亮點(diǎn)并不是排列整齊的, 相鄰行的起始光點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置相差 的

48、時(shí)間, 因此, 整個(gè)屏幕上的干擾亮點(diǎn)傾斜排列, 加上正交調(diào)制的色度信號(hào)中紅、 藍(lán)兩色度分量所形成的亮點(diǎn)斜紋左右方向正好相反, 在屏幕上形成網(wǎng)紋亮點(diǎn)干擾, 這些亮點(diǎn)還因隔行掃描每場(chǎng)亮點(diǎn)相對(duì)位置又不同, 造成低速移動(dòng)的亮點(diǎn)干擾網(wǎng)紋, 使人眼非常疲勞。 65如果使副載波附加25 Hz, 相當(dāng)于使副載波每場(chǎng)增加半周, 那么, 副載波的相位是逐場(chǎng)反相, 這樣使屏幕出現(xiàn)光點(diǎn)干擾的位置上的亮暗變化逐場(chǎng)交替, 或者說(shuō), 在奇場(chǎng)時(shí)屏幕上某一位置上出現(xiàn)一亮點(diǎn), 則偶場(chǎng)時(shí)在此位置出現(xiàn)暗點(diǎn), 利用人眼的惰性作用就感覺(jué)亮點(diǎn)減少。 同時(shí), 增加25Hz后, 將使亮點(diǎn)網(wǎng)紋的移動(dòng)速度加快, 也使人眼感覺(jué)光點(diǎn)干擾減少, 由此可

49、見(jiàn), 對(duì)副載頻的精確度要求是非常高的, 一般為15Hz。 664.4 梳狀濾波器解碼原理 4.4.1 紅藍(lán)兩色度分量分離原理;在PALD解碼器中, 我們已經(jīng)提到過(guò)梳狀濾波器, 它是解碼器中的核心部分, 主要功用是利用電視信號(hào)的行間相關(guān)性, 從色度信號(hào)中分離出紅、 藍(lán)兩色度分量。梳狀濾波器的原理框圖如圖4-11所示。由于利用超聲玻璃延時(shí)線, 來(lái)實(shí)現(xiàn)紅、 藍(lán)兩色度分量的分離, 因此, 稱作延時(shí)解調(diào)器。 又由于延時(shí)解調(diào)器的幅頻特性是梳狀的, 故又稱作梳狀濾波器, 其解調(diào)分離原理敘述如下: 67圖 4-11 梳狀濾波器原理框圖 68設(shè)第n行的色度信號(hào)為Fn=U sinSCt+V cosSCt (4-2

50、5) 上一行的色度信號(hào)應(yīng)為F n-1=Usin SCt-V cosSCt (4-26)這樣, F n-1信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)線延時(shí)63.943s (約郵4s)再反相后, 則-Fn-1=-U sin SCt+V cosSCt (4-27)經(jīng)相減或相加可得 Fn -(-F n-1)=2UsinSCt=2FU (4-28)Fn+(-F n-1)=2VcosSCt=2FV (4-29) 69同理: Fn+1-(-Fn)=2U sinSCt=2FU (4-30) Fn-1 +(-Fn)=-2VcosSCt=-2FV (4-31) 可見(jiàn), 從減法器和加法器分別輸出色度分量FU和逐行倒相的色度分量FV, 且幅度都增

51、加一倍。 4.4.2 超聲玻璃延時(shí)線; 一、 結(jié)構(gòu)超聲玻璃延時(shí)線的結(jié)構(gòu)如圖4-12(a)所示, 它由一塊長(zhǎng)約40mm, 寬約30mm, 厚約0.8mm的玻璃片(一般采用溫度系數(shù)小的光學(xué)玻璃)和兩個(gè)換能器組成。通常換能器由壓電陶瓷材料做成, 實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)換。70換能器與玻璃間由極薄的粘貼層連接。為了使超聲波按規(guī)定的路徑傳輸, 減少不規(guī)則反射帶來(lái)的干擾雜波, 在玻璃介質(zhì)中加有吸聲材料。吸聲材料由橡膠、 環(huán)氧樹脂和鎢粉配制而成。為了減小外界因素對(duì)延時(shí)線特性的影響, 通常把超聲延時(shí)線全部用塑料密封起來(lái)。超聲延時(shí)線在電路中常用圖4-12(b)所示的符號(hào)來(lái)表示。 71圖 4-12 超聲玻璃

52、延時(shí)線的結(jié)構(gòu)與符號(hào) 72 二、 超聲玻璃延時(shí)線的工作原理;超聲玻璃延時(shí)線是延時(shí)解調(diào)器的主要部件。 它與LC集中參數(shù)延時(shí)線相比, 具有延時(shí)時(shí)間長(zhǎng), 電氣性能好, 體積小, 重量輕等特點(diǎn)。 其基本原理如下:當(dāng)色度信號(hào)電壓在輸入端換能器兩面涂敷的金屬電極上時(shí), 電壓的交變導(dǎo)致?lián)Q能器的壓電材料內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng), 并傳給玻璃, 一個(gè)沿圖示箭頭所指方向的機(jī)械振, 碰到玻璃的界面反射五次, 最后傳輸?shù)捷敵龆藫Q能器。 這樣, 就在輸出端換能器的壓電材料內(nèi)激起機(jī)械振動(dòng), 因而在它兩面的金屬電極上還原成色度信號(hào)電壓, 而還原出來(lái)的色度電壓已被延時(shí), 延時(shí)的時(shí)間正是這段傳播時(shí)間。73這種超聲波在玻璃中的傳播速度約為2

53、 700 m/s, 所以, 為獲得63.943 s的延時(shí)量, 約需17cm的傳播路經(jīng)。 上述玻璃片結(jié)構(gòu)尺寸就是按這種需要來(lái)設(shè)計(jì)的。為使其延時(shí)誤差盡可能減小, 通?？捎梅瓷涿娴暮癖【葋?lái)控制延時(shí)時(shí)間, 常用的延時(shí)線其誤差不大于5ns。 74三、 超聲延時(shí)線的具體參數(shù)超聲延時(shí)線的具體參數(shù)如下:延時(shí)時(shí)間: 63.943 s5 ns工作頻率: 4.43 MHz1 MHz插入損耗: -83 dB工作溫度: -1050輸入輸出阻抗: 390最大輸入電壓: 6 V三次反射雜波衰減: 22dB其它雜波衰減: 30 dB。 754.4.3 梳狀濾波器的幅頻特性及延時(shí)量的選擇 一、 梳狀濾波器的幅頻特性梳狀濾波器即延時(shí)解調(diào)器的幅頻特性是指相加器或相減器的輸出與其輸入的比值, 分別用k+()、k-()表示。為討論方便, 假設(shè)輸入信號(hào)為單一頻率的正弦信號(hào), 且令其幅值為1, 并用指數(shù)形式表示為ei=e jt, 用它作為直通信號(hào), 這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)延時(shí)線后, 如果延時(shí)量為, 并崐假設(shè)延時(shí)線對(duì)信號(hào)幅度無(wú)衰減, 則延時(shí)信號(hào)為 ei=ej(t-)=e jte -j按上述定義有梳狀濾波器相加器的傳遞函數(shù)為 76(4-32)其模值為 (4-33)77同理可得相減器傳遞函數(shù)的模值為當(dāng)=TH=1/fH即=64s時(shí)