彩色電視制式與彩色電視信號

第二章彩色電視制式

與彩色電視信號彩色制式：指對彩色電視信號加工處理和傳輸?shù)奶囟ǚ绞?，即NTSC、PAL、SECAM。2.1兼容制傳送方式2.1.1兼容的必要條件1所傳送的電視信號中應有亮度信號和色度信號兩部分。2彩色電視信號通道的頻率特性應與黑白電視通道頻率特性基本一致。3彩色電視與黑白電視應有相同的掃描方式及掃描頻率。4應盡可能減小黑白電視收看彩色節(jié)目時的彩色干擾，以及彩色電視中色度信號對亮度信號的干擾。2.1.2大面積著色原理當重現(xiàn)彩色圖像時，對面積較大的各種顏色較為敏感，而對彩色的細節(jié)部分辨識能力較差。因此，彩色圖像的細節(jié)部分在一定距離上觀看，所表現(xiàn)為亮度上的差別，而無顏色的差別。那么在傳送彩色圖像時，只有大面積部分需要在傳送其亮度信息的同時還必須傳送其色度信息。而彩色的細節(jié)部分，則可以用亮度信息來取代，例如紅色：彩色圖像細節(jié)部分用亮度信息表示1.0mm2.5mm5mm2.1.3頻譜交錯原理將色度信號通過一副載波的調(diào)制，使譜線搬移，并交錯地安插在黑白信號的頻譜中去。2.2亮度信號與色差信號Y=0.3R+0.59G+0.11B在Y、R、G、B共4個變量中，只有3個變量時獨立的。因此，只要傳送Y與三個基色中的任意兩個，既滿足兼容需要，又可以滿足傳送亮度與色度信息的需要。在色度信息時，通常選擇傳送不反映亮度信息色度信息，即色差信息：（R-Y）、（G-Y）、（B-Y）紅色差綠色差藍色差2.2.1亮度、色差與RGB關(guān)系亮度關(guān)系式：Y=0.3R+0.59G+0.11B色差關(guān)系式：(B-Y)=-0.3R-0.59G+0.89B通常選取(R-Y)與(B-Y)作為傳送對象。那么(G-Y)為：(G-Y)=-0.51(R-Y)-0.19(B-Y)將色差信號與Y信號相減即為三基色信號。記住彩色圖像攝取在傳送黑白電視信號時，其色度信號為零，此時R=G=B=E，

Y=0.3E+0.59E+0.11E=ER-Y=E-E=0B-Y=E-E=0若R、G、B不相等，且不為零，此時被傳送的彩色為非飽和色。只有其中一個或兩個為零，則所傳送色彩色為飽和色。注意：色差信號并不對應某一個顏色，即紅色差信號并不表示紅色；藍色差信號并不表示藍色。恒定亮度原理在不計γ失真及傳輸系統(tǒng)非線性的條件下，色差信號受到干擾時，將不會影響亮度信號。傳送后的電視信號：Yt、(R-Y)t、(B-Y)t，顯示端的信號為：Rd=(R-Y)t+YtBd=(B-Y)t+YtGd=[-0.5(R-Y)t-0.19(B-Y)t]+Yt所以顯示的亮度為Yd為：Yd=0.3Rd+0.59Gd+0.11Bd=Yt對于黑白電視機而言，接收彩色信號時會產(chǎn)生亮度誤差，只有接收黑白圖像時，亮度誤差才為零。2.2.2標準彩彩條亮度與與色差信號號的波形與與特點100%幅幅度，100%飽和和度彩條信信號。三基色電壓壓亮度信號：：含直流、、單極性。。色差信號：：奇對稱、、交流、不不含直流成成分。2.3色色度信號與與色同步信信號2.3.1色度信信號形成色度信號：：將兩個色色差信號分分別對正交交的兩個副副載波進行行平衡調(diào)幅幅而得到的的信號。1.平衡衡調(diào)幅：即即抑制載波波的一種調(diào)調(diào)制方式，，調(diào)制信號為為:載波信號為為：所以：平衡調(diào)幅平衡調(diào)幅的的過程就是是將調(diào)制信信號與被調(diào)調(diào)制信號相相乘。平衡調(diào)幅的的特點：1.平衡衡調(diào)幅波的的幅度與調(diào)調(diào)制信號幅幅度的絕對對值成正比比。2.調(diào)調(diào)幅幅信信號號為為正正值值時時，，平平橫橫調(diào)調(diào)幅幅波波與與載載波波同同相相；；調(diào)調(diào)幅幅信信號號為為負負值值時時，，平平橫橫調(diào)調(diào)幅幅波波與與載載波波反反相相。。平衡衡調(diào)調(diào)幅幅的的優(yōu)優(yōu)點點：：由于抑制了載載波，可使傳傳送同樣信息息能量所需功功率大為減少少；減少副載波對對亮度過信號號的干擾。2正交調(diào)幅幅將兩個調(diào)制信信號分別對頻頻率相等、相相位相差90度的兩個正正交載波進行行調(diào)幅，然后后再將著兩個個調(diào)幅信號進進行矢量相加加，即可得到到正交調(diào)幅信信號:如果兩個調(diào)制制信號分別對對正交的兩個個載波進行平平衡調(diào)幅，其其合成信號即即為正交平衡衡調(diào)幅信號：：3色度信號號的形成將兩個色差信信號分別對兩兩個正交的副副載波進行平平衡調(diào)幅之前前，先要進行行壓縮：U=0.493(B-Y)V=0.877(R-Y)然后U、V分分別對兩個正正交副載波進進行調(diào)制：色度信號的振振幅和相角分分別為：正交平衡調(diào)幅幅色地信號形形成框圖副載波發(fā)大U平衡調(diào)幅V平衡調(diào)幅90度移相UVsinωsctsinωsctcosωsctFvFu同同步檢波原原理同步檢波是利利用兩個色度度分量FU和FV的相位差來解解調(diào)出色差信信號的，也稱稱為同步解調(diào)調(diào)。式中U/2是是解調(diào)出的色色差信號，頻頻帶為01.3MHz。同樣利用用cossct可解調(diào)出V信信號。同步檢波原理理框圖乘法器低通濾波90度移相低通濾波乘法器副載波恢復FsinωsctcosωsctUV色色同步脈沖沖在同步解調(diào)過過成中，需要要一個與發(fā)送送端同頻、同同相的副載波波。因此需要要在發(fā)送端發(fā)發(fā)送彩色全電電視信號的同同時發(fā)出一個個能反映發(fā)送送端副載波頻頻率與相位信信息的信號，，即色同步信信號。彩彩條對應的的信

號波形形及矢量圖未壓縮彩條信信號：如果彩條信號號未壓縮，則則會造成藍、、紅條彩條信信號幅度高于于同步脈沖幅幅度，破壞同同步。黃條、青條信信號低于白色色電平，甚至至小于0，可可使發(fā)射機產(chǎn)產(chǎn)生過調(diào)制，，造成圖像失失真，伴音中中斷。彩條矢量圖彩條矢量圖：：1.它以矢矢量方位表示示色調(diào)；2.以矢量量大小表示飽飽和度。2.4NTSC制色差差信號及編編碼、解碼過過程在平衡調(diào)制之之前，對被壓壓縮的色差信信號U、V進進行一定的變變換，即產(chǎn)生生I、Q信號號。I信號帶寬為為：-1.5～0.5MHz；Q信號帶寬為為：-0.5～0.5MHz。I、Q信號與與U、V信號號之間的關(guān)系系為：2.4.2NTSC制編編碼方框圖矩陣電路低通延遲線平衡調(diào)制器平衡調(diào)制器+副載波形成電電路+延遲線平衡調(diào)制器低通RGBYIQ12333180S脈沖K脈沖A脈沖YFBASFbNTSC制解解碼方框圖延遲線帶通門電路陷波器同步檢波器同步檢波器副載波恢復延遲線矩陣電路FBASFbF12333YIQRGB矩陣電路解碼矩陣編碼矩陣NTSC制頻頻帶分配譜圖圖伴音載頻圖像載頻QI制制主要參數(shù)及及性能fv=60Hz；fH=15734Hz；每幀525行行；圖像信號帶寬寬為4.2MHz；伴音與圖像載載頻之差為4.5MHz；fsc=3.579MHz。I信號帶寬為為：-1.5～0.5MHz；Q信號帶寬為為：-0.5～0.5MHz。NTSC制的的特點1NTSC制采用1/2行間置，，使亮度信號號與色度信號號頻譜以最大大距離錯開。。2信號組成成方式簡單。。3色度信號號每行均以同同一方式傳送送。4I信號譜譜上邊帶為壓壓縮邊帶。5不足之處處在于存在相相位敏感性。。2.5PAL制及其編編、解碼過程程PAL制是在在NTSC基基礎上改進并并發(fā)展產(chǎn)生的的。它克服了了NTSC制制對相位敏感感的特點。PAL與NTSC不同之之處在于使其其中一個色度度分量Fv逐逐行倒相。相相位失真的的概念及影響響彩色圖像失真真：亮度失真真、飽和度失失真、色度失失真。色度失真對人人最敏感。而而引起色度失失真的主要原原因在于信號號的相位失真真。2.5.2PAL色度度信號PAL制色度度信號Fv分分量逐行倒相相，其規(guī)律是是：如果第n行的色度信信號為：第n+1行色色度信號為：：所以PAL制制色度信號的的表達式為：：隔行掃描逐行行倒相的正負負號改變規(guī)律律1(+)314(-)317(+)4(-)2(-)315(+)3(+)316(-)313(+)N(NTSC)P(PAL)PNNPPPNNPPNN4(+)2(+)3(-)1(-)314(+)315(-)316(+)317(-)奇數(shù)幀偶偶數(shù)幀逐行倒相色度度信號矢量圖圖-FvFn+1FvUVFnFV逐行倒相實現(xiàn)現(xiàn)框圖U平衡調(diào)幅器V平衡調(diào)幅器90度移相180度倒相相UUcosωωsct+VcosωωsctV+cosωsctPAL開關(guān)-cosωsctcosωsct半行頻頻方波psinωsctsinωsct12XpXV逐行倒倒相波波形關(guān)關(guān)系(a)半半行頻頻波(b)90度度移相相后的的副載載波(c)逐逐行倒倒相輸輸出副副載波波逐行倒倒相關(guān)關(guān)系式式式中m為正正整數(shù)數(shù)，且且取奇奇數(shù)；；=2fH/2。。所以±±fv信號號也是是具有有以fH為間隔隔，與與fu相加加有的的信號號頻譜譜剛好好錯開開半個個行頻頻。PAL色度度信號號頻率率（a)(b)(c)fffUUUUUUUUVVVVVVVVVUUUUUUUUVVVVVVVVfHfHfHfHfH/2fH/2fscfsc克克服服相相位位敏敏感感原原理理△φφFnF’’n+1F’’n+1Fn+1F’’nF’’UFn(N行行））F方方位位UVVFn+1(P行行））α-αα00相位位無無失失真真情情況況相位位失失真真情情況況副副載載波波選選擇擇分分解解圖圖(a)(b)(c)fH/2fH/2fH/2fH/2fscfscfscfH/4fH/4fH/2UUUUVVVVVVVVVVVVUUUUYYYYYYYYYYYVVVVVVUUUUY行頻與副副載頻之之間關(guān)系系副載頻與與整數(shù)行行頻有1/4fH的頻差，，稱之為為為1/4行間間置。對對于PAL制來來說，fH=15625Hz，fv=50Hz，帶寬寬為6MHz，，根據(jù)fsc盡盡量高的的原則，，取n=284，所以以fsc為：fsc=(284-1/4)*15625+25Hz=4.43361875MHz式中25Hz是是為使色色度信號號與亮度度信號副副譜線之之間的間間距增大大，減少少亮色干干擾。記住制制色同步步信號PAL制制彩色電電視機在在解調(diào)色色度信號號時，需需要對PAL行行送-cossct副載波，，而對NTSC行送cossct副載波。。因此需需要一個個識別PAL行行與NTSC行行的識別別信息。。這個識識別信息息是寄存存在每一一行的色色同步信信號相位位中，即即表現(xiàn)為為相鄰兩兩行色同同步信號號的相位位不同。。PAL制制色同步步信號矢矢量方框框圖U平衡調(diào)調(diào)幅器V平衡調(diào)調(diào)幅器+－K+KSinωsct+cosωsct－90°+90°180°180°－135°＋135°Sin(ωωsct±135°）FbPAL色同步步信號矢量圖圖V路色同步步矢量V路色同步步矢量U路色同步步矢量NTSC行行色同步矢量PAL行色同步矢量VFbv(n+1)Fbv(n)Fbv(n)Fbv(n+1)Fbv+135°－135°－45°+45°U制制編、解碼過過程PAL解碼碼器及各點波波形亮、色信號分分離梳狀濾波器為了使梳狀濾濾波器能有效效地分離兩個個色度信號，，延遲線的延延遲時間要有有準確的數(shù)值值，即延遲后后色度信號的的副載波相位位要與延遲前前相同或相反反，以實現(xiàn)相相鄰兩行色度度信號相減或或相加時能分分別輸出兩色色度分量。而而延遲時間d應選擇非常接接近于行周期期64s。63.943s延遲線+—Ffvfu根據(jù)：fsc=(284-1/4)fH+25Hz得：TH=283.75Tsc+25Tsc/15625=283.751Tsc所以可選擇d為副載波半半周期Tsc/2的567或568倍關(guān)系，即即：d=567*Tsc/2=283.5Tsc=63.943s設輸入到梳狀狀濾波器第n行色度信號號為：F(n)=Usinsct+Vcossct=Fu+Fv第n+1行色色度信號為：：F(n+1)=Usinsct-Vcossct=Fu-Fv延遲線輸出第第n-1、n行色度信號號分別為：F’(n-1)=-F(n-1)=-Fu+FvF’(n)=-F(n)=-Fu-Fv所以在第n行行輸入時，相相加電路的輸輸出為：F(n)+F’(n-1)=(Fu+Fv)+(-Fu+Fv)=2Fv相減電路的輸輸出為：F(n)+F’(n-1)=(Fu+Fv)-(-Fu+Fv)=2Fu在第n+1行行輸入時，相相加、相減電電路的輸出分分別為：F(n+1)+F’(n)=(Fu-Fv)+(-Fu-Fv)=-2FvF(n+1)+F’(n)=(Fu-Fv)-(-Fu-Fv)=2Fu梳狀濾波器分分離色度信號號原理(a)梳狀狀濾波器分離離的波形、頻頻譜(b)梳狀濾濾波器頻率特特性：色同步與色度度的分離原理理及波形門A在行掃正正程期開啟，，逆程期關(guān)閉閉；門B在行掃正正程期關(guān)閉，，逆程期開啟啟；2.5.7PAL制的的主要性能特特點1克服NTSC制相位位敏感的缺點點；2PAL制制采用1/4間置，實現(xiàn)現(xiàn)了亮度與色色度信號的頻頻譜交錯；3梳狀濾波波器在分離色色度信號的同同時，使亮度度串色的幅度度也下降了3dB；4由于采用用1/4間置置，在實現(xiàn)亮亮色分離技術(shù)術(shù)上較NTSC難；5存在行順順序效應。2.6SECAM制編編碼制及編、、解碼過程2.6.1SECAM制的主要特特點1SECAM制中兩個個色度信號采采用順序傳送送方式；2發(fā)送端對對(R-Y)、(B-Y)兩個色差差信號采用輪輪換調(diào)頻的方方式。在接收收端要對每一一行色差信號號使用兩次；；3對兩個副副載波信號采采用強迫定位位方式；4由于逐行行輪換傳送色色差信號，使使彩色垂直清清晰度下降。。2.6.2SECAM制編碼制方方框圖矩陣亮度干擾抑制制電路延遲線+頻率調(diào)制器帶通限幅器倒相器限幅器高頻予加重帶通副載波消隱門電路鑒相器低通低通+。。。。。。RGBYDRDBFh/2fH/29行行識識識脈脈沖沖Fv/2fH/3fSRfSB9行行行脈脈沖沖場頻頻脈沖沖行頻頻脈沖沖S脈沖FBAS行消消隱隱脈沖沖謝謝謝12月月-2210:31:4510:3110:3112月月-2212月月-2210:3110:3110:31:4512月-2212月-2210:31:452022/12/3110:31:459、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Saturday,December31,202210、雨中中黃葉葉樹，，燈下下白頭頭人。。。10:31:4510:31:4510:3112/31/202210:31:45AM11、以我獨沈沈久，愧君君相見頻。。。12月-2210:31:4510:31Dec-2231-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。10:31:4510:31:4510:31Saturday,December31,202213、乍乍見見翻翻疑疑夢夢，，相相悲悲各各問問年年。。。。12月月-2212月月-2210:31:4510:31:45December31,202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國見青青山。。31十二月月202210:31:45上午午10:31:4512月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月2210:31上上午午12月月-2210:31December31,202216、行行動動出出成成果果，，工工作作出出財財富富。。。。2022/12/3110:31:4510:31:4531December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時時，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點點的的射射線線向向前前。。。。10:31:45上上午午10:31上上午午10:31:4512月月-229、沒有有失敗敗，只只有暫暫時停停止成成功！！。12月月-2212月月-22Saturday,December31,202210、很多多事情情努力力了未未必有有結(jié)果果，但但是不不努力力卻什什么改改變也也沒有有。。。10:31:4510:31:4510:3112/31/202210:31:45AM11、成功就是是日復一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2210:31:4510:31Dec-2231-Dec-2212、世間成成事，不不求其絕絕對圓滿滿，留一一份不足足，可得得無限完完美。。。10:31:4510:31:4510:31Saturday,December31,202213、不知知香積積寺，，數(shù)里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2210:31:4510:31:45December31,202214、意志堅堅強的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。31十十二月202210:31:45上上午10:31:4512月-2215、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。十二月2210:31上上午12月-2210:31December31,202216、少年年十五五二十十時，，步行行奪得得胡馬馬騎。。。2022/12/3110:31:4510:31:4531December202217、空山新