PAL制彩色全電視信號(hào)和彩色電視機(jī)的基本原理1

1、第六章 PAL制彩色全電視信號(hào)和彩色電視機(jī)的根本原理6.1 彩色圖像信號(hào)分析6.2 彩色同步信號(hào)分析6.3 彩色全電視信號(hào)的波形和特點(diǎn)6.4 PAL制彩色電視機(jī)組成及其原理6.1 彩色圖像信號(hào)分析 還必需有行、場(chǎng)同步和色同步等信號(hào)。6.1 彩色圖像信號(hào)分析思索：彩色圖像信號(hào)主要組成部分有哪些？ 亮度信號(hào)Y及色差信號(hào)(R-Y)、(B-Y)。 為了使圖像穩(wěn)定和明晰， 本節(jié)以規(guī)范彩條測(cè)試信號(hào)為例，分析其波形及矢量圖。6.1.1 三基色信號(hào)波形分析與參數(shù)加在彩色顯像管上，分別控制紅、綠、藍(lán)電子束利用人眼的空間混色特性 得到的彩條圖形包括： 三基色及其補(bǔ)色，再加上中性色白和黑。圖6.1 三基色信號(hào)波形及

2、其對(duì)應(yīng)的彩條圖形彩條信號(hào)是彩色電視中經(jīng)常運(yùn)用的一種測(cè)試信號(hào)。在我國(guó)，常用的彩條信號(hào)有兩種規(guī)格：6.1.1 三基色信號(hào)波形分析與參數(shù)彩條信號(hào)有各種外形和規(guī)格，以順應(yīng)彩色電視系統(tǒng)調(diào)整或測(cè)試的需求。 雙數(shù)碼命名法的彩條信號(hào) 如圖6.1所示，與白條對(duì)應(yīng)的各基色電平為1，是基色的最大值；黑條對(duì)應(yīng)的基色電平為0，是基色的最小值。 因此，三基色信號(hào)的電平非1即0，由它們配出來(lái)的彩條，沒(méi)有摻白，且幅度最大。用雙數(shù)碼表示為100/100彩條 稱為100%飽和度和100%幅度的規(guī)范彩條。 而飽和度卻降為95%。此種彩條信號(hào)的幅度仍為100%；三基色信號(hào)的最大值仍為1，而最小值為0.05其他彩條中，均含有5%的白光

3、。6.1.1 三基色信號(hào)波形分析與參數(shù)圖6.2 彩條圖形的兩種表示法這種表示方法普通指未經(jīng)校正的基色信號(hào)。95/100彩條黑條對(duì)應(yīng)的各基色電平仍為06.1.1 三基色信號(hào)波形分析與參數(shù) 四數(shù)碼命名法的彩條信號(hào) 該彩條信號(hào)常用在電視信號(hào)的發(fā)射、傳送和磁帶錄像中。 第一個(gè)數(shù)碼表示白條中三基色信號(hào)的最大值； 第二個(gè)數(shù)碼表示黑條中三基色信號(hào)的最小值； 第三個(gè)數(shù)碼表示各彩條中三基色信號(hào)的最大值； 第四個(gè)數(shù)碼表示各彩條中三基色信號(hào)的最小值。 白條中三基色信號(hào)的最大值； 黑條中三基色信號(hào)的最小值；第一個(gè)數(shù)碼：6.1.1 三基色信號(hào)波形分析與參數(shù)圖6.2 彩條圖形的兩種表示法100第二個(gè)數(shù)碼：0 各彩條中三基

4、色信號(hào)的最大值；第三個(gè)數(shù)碼：75 各彩條中三基色信號(hào)的最小值；第四個(gè)數(shù)碼：0100/0/75/0彩條信號(hào)6.1.1 三基色信號(hào)波形分析與參數(shù)應(yīng)該留意：(1) 同樣的彩條，校正前后三基色電平波形不同；(2) 圖6.1所示的彩條信號(hào)也可用四位數(shù)碼表示；100/0/100/0彩條信號(hào)該彩條信號(hào)特點(diǎn)：我們將這種彩條信號(hào)作為規(guī)范，用于后面研討色差、色度信號(hào)。波形簡(jiǎn)單，便于運(yùn)用。普通在彩色電視設(shè)備消費(fèi)和科研中用。6.1.1 三基色信號(hào)波形分析與參數(shù)(3) 彩條信號(hào)的主要參數(shù)包括：相對(duì)幅度飽和度(6.1) (6.2) 100/0/100/0彩條信號(hào)相對(duì)幅度為100%，飽和度為100%100/0/75/0彩條

5、信號(hào)相對(duì)幅度為75%，飽和度為100% 每掃描一次，綠黑變化一次。6.1.1 三基色信號(hào)波形分析與參數(shù)頻帶寬度100/0/100/0彩條信號(hào)對(duì)應(yīng)的三基色信號(hào)波形由圖可看出：綠基色信號(hào)的頻率最低：19.23kHz。藍(lán)基色信號(hào)的頻率最高：按同樣的算法，可得到藍(lán)基色信號(hào)的帶寬為76.92kHz。規(guī)范彩條信號(hào)占用的頻帶較窄假設(shè)t1正好等于行掃描正程時(shí)間52s，那么綠基色信號(hào)的帶寬為電視臺(tái)送出的彩色信號(hào)包括： 一個(gè)亮度信號(hào)、兩個(gè)色差信號(hào) 根據(jù)規(guī)范彩條的規(guī)定，利用亮度方程可算出各種規(guī)范彩條的Y、(R-Y)和(B-Y)。6.1.2 規(guī)范彩條亮度與色度信號(hào)波形 例如100/0/100/0彩條中，紫條對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)

6、為R=B=1，G=0，那么紫條的亮度信號(hào)電平為：表6.1 100/0/100/0彩條信號(hào)的數(shù)據(jù)表6.1.2 規(guī)范彩條亮度與色度信號(hào)波形6.1.2 規(guī)范彩條亮度與色度信號(hào)波形表6.2 100/0/75/0彩條信號(hào)的數(shù)據(jù)表6.1.2 規(guī)范彩條亮度與色度信號(hào)波形圖6.3(a) 100/0/100/0亮度與色差信號(hào)波形彩條信號(hào)的亮度級(jí)別是遞減的，但是非等亮度級(jí)差的。亮度信號(hào)是一個(gè)含有直流分量的正極性信號(hào)。色差信號(hào)是交流信號(hào)。6.1.2 規(guī)范彩條亮度與色度信號(hào)波形圖6.3(b) 100/0/75/0亮度與色差信號(hào)波形與100/0/100/0彩條亮度和色差信號(hào)波形類似，只是幅度不同而已。 為了比較準(zhǔn)確的丈

7、量色度信號(hào)振幅和相位失真的大小，并確定這些失真對(duì)重現(xiàn)彩色圖像的影響，僅靠用示波器察看信號(hào)的波形還不夠。6.1.3.1 彩條色度信號(hào)的矢量圖需求用彩條色度信號(hào)的矢量圖 經(jīng)過(guò)彩條信號(hào)的波形雖可以檢查鑒定色通道的質(zhì)量，但還有很大的局限性，由于從示波器上看到的彩條信號(hào)不能直接通知我們色度信號(hào)相位失真的情況以及由這種失真引起的顏色畸變。 就是將代表各彩條的色度信號(hào)的振幅和相位，用矢量方式表示在矢量坐標(biāo)中所得到的矢量圖。6.1.3.1 彩條色度信號(hào)的矢量圖什么是彩條色度信號(hào)的矢量圖？ 我們知道：6.1.3.1 彩條色度信號(hào)的矢量圖例如，100/0/100/0彩條信號(hào)的黃色，其R-Y=0.11，B-Y=-0

8、.89，那么有：同理，我們將表6.1中各色度信號(hào)的幅度與初相值列在下表中。表6.3 未緊縮100/0/100/0彩條信號(hào)的合成矢量及相位角6.1.3.1 彩條色度信號(hào)的矢量圖圖6.4 未緊縮色度信號(hào)的矢量圖用矢量圖研討和分析彩色信號(hào)非常簡(jiǎn)便和有效。色度信號(hào)的振幅飽和度和相位顏色失真都可以根據(jù)它們矢量位置的變化準(zhǔn)確求的。(1) 不同顏色的矢量處在平面不同位置上。(2) 雖然被傳送的彩色都是100%飽和度，但色度信號(hào)的長(zhǎng)度不盡一樣，只需互補(bǔ)的兩個(gè)彩色矢量長(zhǎng)度是一樣的。6.1.3.1 彩條色度信號(hào)的矢量圖由圖可以得出以下結(jié)論： 正如時(shí)鐘用不同方位代表不同時(shí)辰一樣，在彩色電視中也仿此法，用不同方位來(lái)表

9、示不同顏色。 因此，我們常稱色度信號(hào)矢量圖為“彩色鐘。 由于互補(bǔ)的二色相加應(yīng)為白色，即此二色的色度信號(hào)矢量之和應(yīng)為零。(3) 顏色一樣而飽和度不同的彩色，6.1.3.1 彩條色度信號(hào)的矢量圖例如，幅度為100%，飽和度為50%的黃色，其三基色信號(hào)相對(duì)幅度為R=G=1，B=0.5。相當(dāng)含有50%的混合白光闡明，同樣是黃色，假設(shè)顏色不變，那么R-Y、B-Y比例不變，角不變；色度信號(hào)的模值表示被傳送彩色的飽和度，而相角表示顏色 其色度信號(hào)的初相角不變，僅僅矢量大小改動(dòng)。飽和度不同，那么R-Y與B-Y的大小變了，即色度信號(hào)的幅度變了。6.1.3.1 彩條色度信號(hào)的矢量圖(4) 白色和黑色不算彩色，它們

10、的飽和度為零，是矢量圖的圓點(diǎn)。 可見，矢量圖上各矢量的大小表示飽和度的變化，飽和度愈低，越趨向原點(diǎn)。(5) 在矢量圖中，恣意兩個(gè)矢量相加可得第三個(gè)矢量。 如紅加綠，可得黃色。 合矢量表示該兩種彩色混合后的顏色。6.1.3.1 彩條色度信號(hào)的矢量圖 知色度信號(hào)需求緊縮后才干傳輸，有：表6.4 緊縮后的100/0/100/0彩條信號(hào)的合成矢量及相位角6.1.3.1 彩條色度信號(hào)的矢量圖圖6.5 緊縮后的色度信號(hào)矢量圖該彩色鐘常稱為“U、V彩色鐘 顯示彩色色度信號(hào)矢量圖的專門儀器叫矢量示波器。將彩條色度信號(hào)送至矢量示波器中，在屏幕上就能顯示出矢量圖。矢量偏離原來(lái)的位置越遠(yuǎn)，表示顏色失真愈嚴(yán)重。6.1

11、.3.1 彩條色度信號(hào)的矢量圖彩色的飽和度失真表現(xiàn)為矢量長(zhǎng)度的變化；彩色的顏色失真表現(xiàn)為矢量相位的變化。重點(diǎn)：6.1.3.1 彩條色度信號(hào)的矢量圖 為了便于鑒別，通常在矢量示波器熒光屏上放置一個(gè)透明刻度板，其上闡明各種彩條色度信號(hào)矢量的正確位置和誤差刻度，所以，從刻度板就可直接讀出矢量幅度和相位失真的數(shù)值。 由于用矢量示波器來(lái)檢查色度信號(hào)失真是非常簡(jiǎn)便明確，因此，矢量示波器是研討色度信號(hào)、調(diào)整和維修彩色電視設(shè)備非常有用的儀器，在彩色電視臺(tái)和電視設(shè)備制造廠中得到廣泛的運(yùn)用。圖6.6 100/0/100/0彩條色度信號(hào)波形圖(a) 未緊縮的色度信號(hào)波形圖6.6 100/0/100/0彩條色度信號(hào)波

12、形圖(b) 已緊縮的色度信號(hào)波形(1) 緊縮前后的V、U色差信號(hào)，對(duì)相互正交的副載波實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)幅，所得的已調(diào)色度信號(hào)的兩個(gè)分量，F(xiàn)V與FU依然是相互正交的。即使FV分量進(jìn)展了逐行倒相，仍與FU堅(jiān)持正交關(guān)系。 (2) 色度信號(hào)波形包絡(luò)正比于兩個(gè)色度分量合成矢量的模值。色度信號(hào)的相位取決于兩個(gè)色度分量之比的反正切。(3) 色差信號(hào)是對(duì)彩色副載波進(jìn)展平衡調(diào)幅，因此，具有平衡調(diào)幅波的特點(diǎn)。調(diào)制信號(hào)V或U經(jīng)過(guò)零點(diǎn)時(shí)，已調(diào)波的相位將產(chǎn)生180相位移；其振幅由V與U的大小決議。對(duì)應(yīng)調(diào)制信號(hào)為零的部分，已調(diào)波也為零。不含載波分量。彩色圖像信號(hào)包括：頻域上：6.1.4 彩條圖形復(fù)合圖像信號(hào)波形 亮度信號(hào)和色度信

13、號(hào)時(shí)域上：圖6.7 色度信號(hào)已緊縮的100/0/100/0彩條信號(hào)波形圖亮度信號(hào)與色度信號(hào)頻譜交錯(cuò)；色度信號(hào)疊加在亮度信號(hào)電平上。6.1.4 彩條圖形復(fù)合圖像信號(hào)波形為了便于比較，這幅圖的右邊加了一條向下的倒坐標(biāo)軸，其刻度以“0表示黑色電平，“1表示白色電平。色度緊縮后，藍(lán)、紅色度信號(hào)不超越同步電平；黃、青色度信號(hào)也不低于0電平。防止了黃、青色度信號(hào)使調(diào)制器產(chǎn)生過(guò)調(diào)制，即調(diào)制信號(hào)包絡(luò)將會(huì)在色度信號(hào)超越1.35時(shí)產(chǎn)生削波失真；防止了由紅、藍(lán)色度信號(hào)高于掃描的同步電平而干擾和破壞接納機(jī)的掃描同步。6.1.4 彩條圖形復(fù)合圖像信號(hào)波形保證了彩色電視和黑白電視相互兼容。緣由：緊縮后的彩色圖像信號(hào)動(dòng)態(tài)范

14、圍未超越黑白電視所允許的最大動(dòng)態(tài)范圍。換句話說(shuō)，色度信號(hào)與亮度信號(hào)疊加后，不會(huì)超出黑白電視信號(hào)的最大動(dòng)態(tài)范圍。 彩色圖像信號(hào)與掃描所需的同步信號(hào)、色同步信號(hào)以及消隱信號(hào)合成了彩色全電視信號(hào)FBAS。我國(guó)彩色電視規(guī)范中規(guī)定，采用負(fù)極性調(diào)制。6.1.4 彩條圖形復(fù)合圖像信號(hào)波形什么是彩色全電視信號(hào)FBAS？負(fù)極性亮度信號(hào)仍以掃描同步電平最高為100%；黑電平為76%；白電平最低為20%。以便增大色度信號(hào)不失真的動(dòng)態(tài)范圍6.2 彩色同步信號(hào)分析 在NTSC制和PAL制中，色差信號(hào)對(duì)彩色副載波均采用正交平衡調(diào)幅方式。 不同的彩色電視制式，色同步信號(hào)的作用也不一樣。因此，討論NTSC制和PAL制的色同步

15、信號(hào)的作用：6.2.1.1 色同步信號(hào)的功用 PAL制是在NTSC制根底上改良而成的，所以PAL制色同步信號(hào)也是在NTSC制色同步信號(hào)根底上改良而成的。作為接納機(jī)恢復(fù)彩色副載波的相位基準(zhǔn)。即發(fā)送時(shí)抑制彩色副載波。 接納端在同步解調(diào)時(shí)，必需恢復(fù)彩色副載波。 所恢復(fù)的彩色副載波與發(fā)端所用的基準(zhǔn)副載波的頻率、相位要堅(jiān)持一致，才干保證屏幕上的彩色穩(wěn)定。6.2.1.1 色同步信號(hào)的功用 因此，發(fā)送端所提供的色同步信號(hào)為接納機(jī)恢復(fù)副載波提供一個(gè)頻率與相位的基準(zhǔn)。 對(duì)于NTSC制，色同步信號(hào)的作用僅是保證彩色同步；而對(duì)于PAL制，還有另外一個(gè)作用。彩色同步給接納機(jī)提供一個(gè)識(shí)別信號(hào)。在PAL制中，對(duì)V色度分量

16、進(jìn)展了逐行倒相 也就是說(shuō)，接納端必需能分清哪一行是被倒過(guò)相的PAL行，而哪一行是未經(jīng)倒過(guò)相的NTSC行。 因此，要由色同步信號(hào)提供一個(gè)識(shí)別信號(hào)。6.2.1.1 色同步信號(hào)的功用在接納端要使逐行倒相復(fù)原。識(shí)別信號(hào)的作用：保證收、發(fā)兩端的逐行倒相開關(guān)PAL開關(guān)步伐一致。同步色同步信號(hào)6.2.1.2 色同步信號(hào)矢量圖與波形 色同步信號(hào)是在每行逆程期內(nèi)，即行消隱后肩的消隱電平上，傳送911個(gè)周期的基準(zhǔn)副載波。圖6.8 色同步信號(hào)色同步信號(hào)的寬度為2.250.23s；6.2.1.2 色同步信號(hào)矢量圖與波形波形對(duì)稱于黑色電平；與行同步前沿間隔為5.60.1s；色同步脈沖的幅度與行、場(chǎng)同步脈沖的一樣，占電視

17、圖像信號(hào)幅度包括同步頭的25%； 假設(shè)電視圖像信號(hào)的峰峰值是1V，那么色同步脈沖的幅度將是0.3V9mV。色同步信號(hào)的第二個(gè)作用是識(shí)別NTSC行和PAL行。 為了傳送識(shí)別信息，色同步信號(hào)相鄰兩行的相位也要和色度信號(hào)FV分量逐行倒相一樣，即：6.2.1.2 色同步信號(hào)矢量圖與波形逐行倒相色同步信號(hào) 圖6.9 PAL制色同步信號(hào) NTSC行的相位是+；PAL行的相位是- +225 。 色同步信號(hào)相鄰兩行的相位也是逐行倒相的，接納端便很容易識(shí)別哪行是倒相行，哪行是非倒相行。 這種逐行倒相的色同步信號(hào)用矢量圖表示更清楚。6.2.1.2 色同步信號(hào)矢量圖與波形(b) 色同步信號(hào)矢量圖 圖6.9 PAL制

18、色同步信號(hào) 色同步信號(hào)是一個(gè)逐行相位跳變的擺動(dòng)矢量，其相位平均值為180 。可用平均色同步信號(hào)的相位作為接納機(jī)恢復(fù)副載波的相位基準(zhǔn)。擺動(dòng)的色同步信號(hào)相位完成識(shí)別義務(wù)。色同步信號(hào)矢量 假設(shè)只看色同步信號(hào)本身，它是一種占空比較大的高頻脈沖串。 由于，64s時(shí)間內(nèi)只需2.25 s期間內(nèi)存在色同步信號(hào)。6.2.1.2 色同步信號(hào)矢量圖與波形 從頻譜上看： 通常，我們說(shuō)色同步信號(hào)占約1MHz頻帶寬度。色同步信號(hào)占有較寬的頻帶；但能量主要集中在副載頻附近，即fSC444kHz的頻域內(nèi)。色同步信號(hào)所在的頻域正是圖像色度信號(hào)的頻域，這樣：6.2.1.2 色同步信號(hào)矢量圖與波形色同步信號(hào)會(huì)干擾圖像；色同步信號(hào)能

19、否會(huì)對(duì)亮度信號(hào)產(chǎn)生干擾？處理方法：色同步信號(hào)與色度信號(hào)不是同時(shí)出現(xiàn)的，所以在解調(diào)時(shí)，可利用時(shí)域分別法將這兩個(gè)信號(hào)分開，使其互不干擾。解答：不會(huì)。 色同步信號(hào)只在行消隱期間出現(xiàn)，在此期間，顯像管電子束是截止的。為了不影響場(chǎng)同步脈沖的分別 這樣，色同步消隱門每場(chǎng)應(yīng)前移半行周期，每四場(chǎng)反復(fù)，稱為色同步迂回消隱門，或簡(jiǎn)稱為迂回門。6.2.1.2 色同步信號(hào)矢量圖與波形為了保證接納端色同步的穩(wěn)定性 在彩色電視技術(shù)中，規(guī)定色同步迂回消隱門為9行。緣由：每場(chǎng)前移半行，相繼四場(chǎng)那么挪動(dòng)1.5行；再加上場(chǎng)同步脈沖和前后平衡脈沖占7.5行。要求在場(chǎng)同步脈沖包括平衡脈沖的9行內(nèi)，消隱掉色同步信號(hào)。應(yīng)使每場(chǎng)中第一個(gè)和最后一個(gè)色同步信號(hào)的相位一樣。圖6.10 9行色同步信號(hào)消隱 表示色同步信號(hào)的相位為表示色同步信號(hào)相位為- 為了實(shí)現(xiàn)色同步信號(hào)有 的擺動(dòng)，應(yīng)將：6.2.2 色同步信號(hào)的構(gòu)成原理 實(shí)踐上，可以用一個(gè)頻率為行頻的色同步門脈沖通常稱為K脈沖控制一個(gè)門電路，放過(guò)911個(gè)副載波的正弦波就可以了。 為了正好放過(guò)101個(gè)副載波，要求：K脈沖的寬度為2.250.23s；其前沿應(yīng)滯后于行同步前沿5.6 s 。正K脈沖混入V