第二章 彩色電視基礎(chǔ)123

第二章

彩色電視基礎(chǔ)無線電波λ=3×103可見光f=105紅外線f=1010紫外線f=1015X射線f=1020宇宙射線f=1025λ=3×10-2λ=3×10-7λ=3×10-12λ=3×10-17λ=780(nm)(=7800?)λ=380(nm)(=3800?)頻率Hz波長(nm)紅橙藍(lán)紫黃綠青圖2-1電磁輻射波譜同色異譜現(xiàn)象：色感相同的光，其光譜分布不一定相同。結(jié)論：單色光可以由復(fù)合光來等效，復(fù)合光也可用其它復(fù)合光來代替。人們可以仿造出自然界中大多數(shù)彩色，而完全不必考慮仿造彩色與原彩色光譜分布有何不同。這是實現(xiàn)彩色正確重現(xiàn)的依據(jù)。在彩色重現(xiàn)過程中，并不要求（也做不到）重現(xiàn)出原彩色的光譜分布，而重要的是重現(xiàn)彩色光與原彩色光有相同的彩色感覺。三基色選擇原則：①必須是互相獨立的。②三基色配色的色域要大。（即盡可能混配出豐富的彩色）③混合光的亮度要大。根據(jù)上述原則，彩色電視中選取RGB作三基色。它把傳送具有千差萬別，瞬息萬變的彩色光的任務(wù)簡化為傳送三個信號，大大簡化了彩色電視的傳送，從而奠定了彩色電視的基礎(chǔ)，使彩色電視的實現(xiàn)成為可能。三基色原理的意義：

間接混色法:

時間混色法：三基色光按一定的時間順序快速投射到同一表面上，在交替速度足夠快時，人眼將產(chǎn)生與直接混色法相同的彩色感覺。直接混色法：將三基色光同時投射到一個全反射表面上，直接得到各種不同彩色光的方法。說明：時間混色法利用了人眼的視覺惰性。

空間混色法：三基色光分別投射到同一表面上三個相鄰點上只要這些點相距足夠近，就能產(chǎn)生與直接混色法相同的彩色感覺。生理混色法：利用兩只眼睛同時觀看兩種不同顏色的同一景物，兩種彩色印象在人的頭腦中產(chǎn)生混色效果，此方法稱生理混色法。

空間混色法利用了人眼對彩色細(xì)節(jié)空間分辯率有限的特性。彩色電視顯象管就是采用了空間混色法。相減混色法R[R]+G[G]+B[B]=X[X]+Y[Y]+Z[Z]即R[R]+G[G]+B[B]=X{0.4185[R]-0.0912[G]+0.0009[B]}+Y{-0.158[R]+0.2524[G]-0.0025[B]}+Z{-0.0828[R]+0.0157[G]+0.1786[B]}整理可得0.4185X-0.158Y-0.0828Z=R-0.0912X+0.2524Y+0.0157Z=G0.0009X-0.0025Y+0.1786Z=B解上列方程組可得X=2.7689R+1.7518G+1.1302BY=1.000R+4.5907G+0.0601BZ=0.0565G+5.5943B++=Fc白0.9810[X]+1[Y]+1.1835[Z]=FC白（1光瓦）

[Re]=0.607[X]+0.299[Y][Ge]=0.174[X]+0.587[Y]+0.066[Z][Be]=0.200[X]+0.114[Y]+1.116[Z][X]=1.910[Re]-0.985[Ge]+0.058[Be][Y]=-0.532[Re]+1.999[Ge]-0.118[Be][Z]=-0.288[Re]-0.028[Ge]+0.897[Be]X=0.607Re+0.174Ge+0.200BeY=0.299Re+0.587Ge+0.114BeZ=0.066Ge+1.116BeRe=1.910X-0.532Y-0.288ZGe=-0.985X+1.999Y-0.028ZBe=0.058X-0.118Y+0.897Z所謂兼容--是指彩色電視和黑白電視系統(tǒng)能互相收看。廣義有兩層含義：正兼容---指普通黑白電視接收機能接收彩色電視信號，而顯示通常質(zhì)量的黑白圖象。逆兼容---指彩色電視接收機也能接收黑白電視信號，但這時在彩色熒光屏上顯示的只是黑白圖象。兼容的含義彩色電視信號黑白電視信號正兼容逆兼容彩色電視機黑白電視機黑白圖象狹義上把前者叫正兼容，后者叫逆兼容。具體地說：（1）彩色電視只能占用和黑白電視相同的頻帶；（2）與黑白電視有相同的伴音和圖象載頻，采用同樣的掃描頻率，采用同樣的行、場同步信號；（3）包含一個基本的亮度信號，傳送同一景象時，該亮度信號與黑白電視圖象信號相同；兼容的必備條件籠統(tǒng)地說：彩色電視系統(tǒng)既具有黑白電視有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，又具有傳輸色信號的標(biāo)準(zhǔn)。（3）包含一個基本的亮度信號，傳送同一景象時，該亮度信號與黑白電視圖象信號相同；（4） 色度信號用一個輔助信號傳送，以便接收機中亮度信號和色度信號分離；（5） 傳送的色度信號不應(yīng)在黑白電視機屏幕上產(chǎn)生可見的干擾。

（1）

以Y，R-Y，B-Y（或Y，I，Q）作為傳輸三基色（2）采用大面積著色原理（3）采用頻譜間置原理

（4）采用正交平調(diào)原理第一，這三個信號的帶寬與相同掃描制式下的黑白電視信號相同，不易在與黑白電視信道帶寬相同的彩色信道中傳送。第二，直接傳輸三個基色信號時，沒有單獨的亮度信號供黑白電視機接收，顯然也不滿足前述的第三項要求。

為何不直接傳輸R、G、B三基色信號？

（1）人眼對黑白細(xì)節(jié)的分辨力遠(yuǎn)大于對彩色細(xì)節(jié)的分辨力。即人眼較容易辨別出彩色圖象細(xì)節(jié)部分的明暗程度，而不容易辨別出細(xì)節(jié)部分的顏色差別。（2）人眼對不同色調(diào)的細(xì)節(jié)的分辨力也不同。

根據(jù)人眼對彩色細(xì)節(jié)分辨力比對黑白細(xì)節(jié)分辨力低的特點，彩色電視系統(tǒng)在傳送彩色景象時，可以只傳送一個粗線條（大面積）的彩色圖象，并配以亮度細(xì)節(jié)。這一原理稱大面積著色原理。根據(jù)大面積著色原理，分別用寬、窄帶傳送亮、色信號，在接收端亮色相加而復(fù)原為三基色信號時，將同一個亮度信號中的高頻分量分別混入三基色信號中去，這就是高頻混合原理。加到顯象管的三基色信號由二部分組成，其低頻部分是原基色信號，而其高頻部分是同一亮度信號的高頻部分。從表達(dá)式上看加到顯象管的三基色信號與攝象機輸出的三基色信號是有差別的，但對人眼的主觀感覺來說，顯象管重現(xiàn)的彩色圖象與發(fā)端的彩色圖象卻是一樣的。因為攝象機攝取到的而顯象管又沒有重現(xiàn)出的圖象細(xì)節(jié)部分的顏色差別是人眼本來就辨別不出的，對人眼來說，這部分信息是冗余信息，當(dāng)然就沒有必要重現(xiàn)出來。亮度信號頻譜特點:（1）亮度信號雖然占據(jù)了6MHz的頻帶寬度，但它并沒有占滿，它的能量主要集中在主譜線（即行頻及其各次諧波）附近的很小范圍內(nèi)，頻譜中的空隙高達(dá)90%以上。（2）行頻諧波次數(shù)越高，分布在主譜線兩側(cè)的群譜線的幅度越低，頻譜中的空隙就越大.色差信號頻譜特點:色差信號頻譜與亮度信號頻譜具有相同的特點，只是所占帶寬為1.3MHz。頻譜間置原理:把色差信號進行頻率搬移，使其頻譜落在亮度信號頻譜空隙之中，就可實現(xiàn)亮、色共用頻帶，且頻譜不重迭，接收端易于將它們分離開，這就是頻譜間置原理。（1）已調(diào)色度信號對亮度信號的干擾要盡可能小，這就要求適當(dāng)選擇副載波頻率，使色度信號插在亮度信號頻譜空隙之中，并使亮、色頻譜以最大間隙錯開。（2）已調(diào)色度信號中無用頻率成分應(yīng)盡量小。這樣在規(guī)定的動態(tài)范圍內(nèi)有效信號的幅度可以盡量大，以提高色度信號信雜比。為達(dá)此目的，色差信號對副載波的調(diào)制應(yīng)采用平衡調(diào)幅，抑制不攜帶信息的載波分量。（3）兩個色差信號調(diào)制在一個副載波頻率上，二者要互不干擾，并在接收中易于分開。為此必須采用正交平衡調(diào)幅技術(shù)。什么是NTSC？NTSC制是1953年美國國家電視制式委員會提出的一種兼容制彩色電視系統(tǒng)。NTSC是NationalTelevisionSystemCommittee的字頭縮寫。一、降低副載波對亮度信號的干擾(1)副載波頻率應(yīng)盡量選得高一些，使其在屏幕上產(chǎn)生的干擾光點較細(xì)微，人眼不易察覺。當(dāng)然，副載波不宜過高，必須保證調(diào)制后Q信號的雙邊帶都能通過。(2)所選副載波頻率必須能使色度信號頻譜與亮度信號頻譜最大程度地間置，以進一步減小副載波干擾光點的可見度。m=285,mfH=4.48875MHzm=286,mfH=4.5045MHzm=287,mfH=4.52035MHz最接近4.5MHz的是m=286,mfH=4.5045MHz,若fsii=4.5045MHz,則與黑白M制相差4.5KHz,超出允許的誤差范圍，故不能兼容。NTSC制具有下列優(yōu)點：(1)在沒有信號失真的情況下，它有較高的圖象質(zhì)量(有較高的彩色水平和垂直清晰度)。(2)在彩色和黑白接收機屏幕的圖象上沒有明顯的“爬行”和亮度閃爍。(3)較好的兼容性，即色副載波干擾不明顯。(4)在三大彩色制式中，它最易于實現(xiàn)信號處理(比如：數(shù)碼化，亮色分離等)。(5)由于色度信號的形成與分離都比較簡單，因而電視中心設(shè)備、接收設(shè)備、錄象設(shè)備都比較簡單。微分相位(DP)當(dāng)系統(tǒng)中存在非線性時，在不同亮度電平上色度信號的相移不同，這種失真叫微分相位失真，微分相位失真將引起色調(diào)失真。微分增益(DG)在不同亮度電平上色度信號的增益不同，這種失真叫微分增益失真，微分增益失真將引起色飽和度失真。什么是PAL？

PAL是PhaseAlternationLine即相位逐行交變的縮寫。指的是兩個正交的色度分量之一是逐行倒相1800傳送的。它的最大優(yōu)點就是克服了相位失真敏感性，允許的相位失真達(dá)到±400。

0f(MHz)1.3U色差信號頻帶圖10f(MHz)1.3V色差信號頻帶圖1PAL制采用U、V色差信號：U=0.493EB-YV=0.877ER-Y00.2870.515UV-0.515CF（NTSC行）紫色信號矢量圖CF（PAL行）紅0.631030紫0.59610黃0.451670綠0.592410青0.632830藍(lán)0.453470標(biāo)準(zhǔn)彩條色度矢量圖（PAL）UV0CF(n+1)U0VCF(n)Φ-ΦCF’(n+1)U0VCF’(n)Φ+δ-Φ+δCF’’(n+1)U0VCF’(n)Φ+δΦ-δCF’’(n+1)U0VCF’(n)CF’’’(n+1)×低通×低通副載波恢復(fù)電路+900移相Cu=UsinωSCtg(t)Cv=g(t)cosωSCtcosωSCtUg(t)VsinωSCt×低通×低通副載波恢復(fù)電路+900移相Cu=UsinωSCtg(t)Cv=g(t)cosωSCtg(t)cosωSCtUg(t)V180000sinωSCtPAL開關(guān)控制信號看該矢量處于什么位置?；蚯蟪鯱V。計算在壓縮后矢量圖中看該矢量處于什么位置。例1：習(xí)題14ER=0.4EG=0.7EB=0.6求色調(diào)及飽和度及亮度?解:飽和度:

法①先按最小的基色組成白光，看剩下的兩種基色組成什么色。如果兩種基色能量不等，則混合色還要偏能量大的那個色。法②求出ER-YEB-Y計算在未壓縮的矢量圖中色調(diào)：

亮度為0.599光瓦可見,該色度信號矢量在青綠之間靠近青故為青偏綠。色調(diào):1.法①0.4個單位的紅,綠,蘭組成白光剩下0.3個單位綠和0.2單位的蘭組成青綠色。2．法②EY=(光瓦)ER-Y=ER-EY=-0.199EB-Y=EB-EY=+0.001EREBEG0B-YR-YR0.76∠1130Y0.90∠1730G0.83∠2250M0.83∠450B0.90∠3530C0.76∠2930100-100-0彩條色度信號矢量圖（白和黑等中性色在園點）

10．彩色顯象管的顯象三基色為非譜色：（從XYZ色度圖中可看出，顯象三基色均在舌形曲線之內(nèi)所以為非譜色）。11．亮度方程（表達(dá)式,物理意義）Y=0.30Re+0.59Ge+0.11Be(ReGeBe為顯象管三基色系數(shù))。（亮度恒等式）Y=0.30R+0.59G+0.11B物理意義:若紅,綠,蘭三路圖象信號按上式那樣加權(quán)取和,就可得到與彩色電視信號相對應(yīng)的黑白圖象信號。表明了顯象管三基色量與合成色光亮度之間的關(guān)系.當(dāng)三基色選定后,重現(xiàn)一個彩色量F時各基色對亮度組成比例是恒定的。12．電視系統(tǒng)正確重現(xiàn)彩色的條件：攝像端的分色特性與顯象管熒光粉的混色特性一致。(攝象的光譜響應(yīng)曲線應(yīng)當(dāng)與顯象管三基色的混色曲線一致)。

二：兼容制彩色電視的一般問題：1.兼容的含義，兼容的必備條件：①

兼容的含義（什么是兼容性）？（兩點）：所謂兼容--是指彩色電視和黑白電視系統(tǒng)能互相收看。廣義有兩層含義：正兼容---指普通黑白電視接收機能接收彩色電視信號，而顯示通常質(zhì)量的黑白圖象。逆兼容---指彩色電視接收機也能接收黑白電視信號，但這時在彩色熒光屏上顯示的只是黑白圖象。彩色電視信號黑白電視信號正兼容逆兼容彩色電視機黑白電視機黑白圖象狹義上把前者叫正兼容，后者叫逆兼容。①

兼容的必備條件一句話表示：彩色電視系統(tǒng)既具有黑白電視有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，又具有傳輸色信號的標(biāo)準(zhǔn)。動車具體：a)占用和黑白電視相同的帶寬。（采用大面積著色，頻譜間置，正交平調(diào)來實現(xiàn)在0～6MHZ內(nèi)即傳送亮度又傳送色度）。b)伴音載頻fsc圖象載頻fpc與黑白電視相同。c)應(yīng)用與黑白電視相同的掃描頻率和復(fù)合同步信號。（如我國fH=15625HZfV=50Hz以及相同的復(fù)合同步信號標(biāo)準(zhǔn)）。d)含有一個基本的亮度信號，傳送同一景物時，該亮度與黑白電視圖象信號相同。（采用Y，R-Y，B-Y作為傳輸三基色）。e)色度信號用一個輔助信號（代表顏色的色差信號對副載波進行調(diào)制）傳送以便在彩色接收機中將它與亮度信號分開。（輔助信號--指的是代表顏色的色度信號對副載波進行調(diào)制的信號）。f)傳送色度信號時不應(yīng)在黑白屏幕上產(chǎn)生干擾。（副載波的選擇）

上述必備條件中最重要的是第一條。為滿足上述條件采取的措施有：

（1）

以Y，R-Y，B-Y（或Y，I，Q）作為傳輸三基色（2）采用大面積著色原理（3）采用頻譜間置原理

（4）采用正交平調(diào)原理2.如何實現(xiàn)兼容：（1）以EYER-YEB-Y作為傳輸三基色：[1]：為何不直接傳輸線EREGEB三基色信號？（即能否把攝象機輸出的三基色信號EREGEB直接作為傳輸三基色？）[2]如何選擇傳輸三基色？[3]為何不用EG-Y作為傳輸基色？[4]接收端怎樣由傳輸三基色恢復(fù)出三基色信號？[5]傳送EYER-YEB-Y有什么優(yōu)點？②EREGEB本身不僅含有亮度分量，而且含有色度分量，沒有單獨的亮度信號，不易實現(xiàn)兼容性。[答[1]原因：①EREGEB這三個信號的帶寬與相同掃描制式下的黑白電視信號相同，不易在與黑白電視信道帶寬相同的彩色信道中傳送。（∵EREGEB每路信號帶寬為6MZ，難以將其在一個6MZ帶寬內(nèi)傳送

）。答[2]原因：①為實現(xiàn)兼容要傳送單獨的亮度信號。EY=0.3ER+0.59EG+0.11EB②要全面代表彩色必須要傳送三個參量,除EY外,還必須傳送另二個代表色度的信號。這二個信號可以是EREGEB中的二個。當(dāng)傳送色分量時，可以扣出它的亮度分量，而傳送色差信號ER-YEB-Y中的二個。答[3]原因：①三個色差信號中，EG-Y的幅度最小，從提高接收機抗干擾性能考慮，選EG-Y不利否則將使S/N↓。②在由EＲ－ＹＥＧ－ＹＥＢ－Ｙ信號引起的色調(diào)失真，人眼對應(yīng)ＥＧ－Ｙ信號引起的失真最為敏感。③若傳送ＥＧ－Ｙ在恢復(fù)第三個色差信號時要提供增益。①－②得：0.30(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)=0Ｙ＝0.30R＋0.59G＋0.11B……①Ｙ＝0.30Y＋0.59Y＋0.11Y……②答[4]在收端，首先由ＥＲ－ＹＥＢ－Ｙ可以得到期ＥＧ－Ｙ。0.30ER+0.59EG+0.11EB-EY=0上式變?yōu)?.30ER-Y+0.59EG-Y+0.11EB-Y=0綜上所述：應(yīng)選?。牛伲牛遥伲牛拢僮鳛閭鬏斎Ｓ蒃YER-YEG-YEB-Y可得到EREGEBEY+ER-Y=EREY+EG-Y=EGEY+EB-Y=EB解碼矩陣EYEGEREBER-YEG-YEB-Y去CRT由色度通道來由亮度通道來答[5]傳輸Y，R-Y，B-Y的優(yōu)越性為：1,兼容性好.2,有利于恒亮度傳輸3,有利于高頻混合。答[5]傳輸Y，R-Y，B-Y的優(yōu)越性為：1,兼容性好.2,有利于恒亮度傳輸3,有利于高頻混合。(2)壓縮色差信號帶寬：(a)色差信號帶寬壓縮的原因：主要是為了兼容，使亮色共同占用相同的頻帶，且干擾要盡可能的小。(b)色差信號帶寬壓縮的依據(jù)：a)人眼對彩色細(xì)節(jié)的分辯力比對黑白細(xì)節(jié)的分辨力低。b)人眼對不同色調(diào)細(xì)節(jié)的分辯率也不同。所以對色差信號可以進行頻帶壓縮:我國:R-YG-Y色差信號取1.3MZ帶寬,亮度取6Mz帶寬。(c)大面積著色原理（它是基于a)點而得出的,其目的是在發(fā)端壓縮色差信號的頻帶）。內(nèi)容：根據(jù)人眼對彩色細(xì)節(jié)分辯力低的特點，在傳送彩色景象時，只傳送彩色景象中粗線條（大面積）的部分，而彩色細(xì)節(jié)則用亮度（黑白）細(xì)節(jié)代替，其重現(xiàn)彩色圖象的主觀感覺仍然是清晰逼真的。這一原理稱之為大面積著色原理。其目的是壓縮色差信號的頻帶。(d)高頻混合原理，其目的是在收端利用此原理恢復(fù)三基色信號。內(nèi)容：根據(jù)大面積著色原理，用寬窄帶分別傳送亮色信號。在接收端亮色相加而復(fù)原為三基色信號，將一個亮度信號中的高頻分量分別混入三基色信號中去，這就是高頻混合原理。高頻混合原理大面積著色原理編碼矩陣EY=(EY)L+(

EY)hEGEREBER-YEB-YLPFLPFG-Y矩陣＋＋＋

(E(R-Y))L

(E(G-Y))L

(E(B-Y))LCRT(EG)L+(

EY)h(ER)L+(

EY)h(EB)L+(

EY)h

(E(R-Y))L

(E(B-Y))L實現(xiàn)方法：(3)亮色信號頻譜間置，共用頻帶----什么是頻譜間置？內(nèi)容：將色度信號進行頻率搬移，使其頻譜正好落在亮度信號的頻譜空隙之中，就可實現(xiàn)亮色共用頻帶，且頻譜不重疊，接收機易于將它們分開，這就是頻譜間置原理?！窳炼刃盘栒穹l譜的特點:（1）能量主要分布在以行頻及其各次諧波頻率為中心的較窄范圍內(nèi)。（2）隨諧波次數(shù)的上升能量逐漸下降。（3）各譜線群之間有較大的空隙，在全部頻譜中不分布圖象信號能量的部分占頻率范圍的50--60%，這就為不擴展傳輸頻帶的情況下實現(xiàn)彩色信號的傳輸提供了理論依據(jù)。黑白活動圖象信號的頻譜0fVfH2fHf(4)采用正交平衡調(diào)幅技術(shù)-----什么是正交平衡調(diào)幅？衡調(diào)幅---抑制載波的調(diào)幅（平調(diào)器從功能上來看只完成將輸入的兩個信號實現(xiàn)相乘）。×e1e1e1e2平調(diào)波的主要性質(zhì)（特點）：①平調(diào)波不包含載波分量。②平調(diào)波的極性由調(diào)制信號和載波共同決定,平調(diào)波在調(diào)制信號的正半周與原載波同相,在調(diào)制信號的負(fù)半周與原載波反相。③調(diào)制信號為零時,平調(diào)波也為零。即當(dāng)色差信號為零或很小時，就沒有或只有很小的色度信號加在亮度信號上。這對兼容是很有利的。④平調(diào)波的色絡(luò)變化規(guī)律不再反映原調(diào)制信號變化規(guī)律，因此不能用一般色絡(luò)檢波器來解調(diào)原調(diào)制信號。⑤只有原載波的正峰點對平調(diào)波取樣,才能得到原調(diào)制信號的波形。---即需要用同步解調(diào)。正交平衡調(diào)幅：用平衡調(diào)幅的方法，將兩個色差信號分別調(diào)制在兩個頻率相同，相位相差900的載波上。（正交：指兩載波頻率相同，但相位差900）

副載波OSC+90°移相××+cER-YEB-YC1C2正交平衡調(diào)幅框圖C=ER-Ycosωt+EB-Ysinωt=Cmsin(ωt+φ)Cm反映了色差信號的幅度，決定所傳送彩色的飽和度。Φ反映了色差信號的相對比例，決定所傳送彩色的色調(diào)。(1)C1和C2都是平衡調(diào)幅波。具有平調(diào)波的特點。---在彩電中稱為色度信號的兩個分量。(2)C=C1+C2屬正交平調(diào)波。--在彩電中稱為色度信號。當(dāng)然是沒有壓縮的色度信號。(3)如果告訴你某一彩色的R，G，B數(shù)值，能否寫出其壓縮前的正交平調(diào)波的表達(dá)式。（色度信號）。如求“100/0/100/0”彩條中紅條信號表達(dá)式：已知：ER=1EG=EB=0則：EY=0.30EB-Y=-0.30ER-Y=0.70兩個彩色量若幅度相同而相角不同，則其飽和度相同，而色調(diào)不同。兩個彩色量若幅度不同而相角相同，則其飽和度不同，而色調(diào)相同

3.恒亮度傳輸:(1)什么叫恒亮度傳輸?被傳送圖象的亮度全部由Y信號代表,R-YB-Y色差信號的亮度為零.當(dāng)色差信號變化或其中混進雜波干擾時,(或當(dāng)色度信號發(fā)生變化時),只對重現(xiàn)色度有影響,而對重現(xiàn)亮度無影響.這種傳輸方式叫恒亮度傳輸。(2)

證明色度信號變化時,重現(xiàn)亮度不變:Pr:設(shè)收到的彩色信號的亮度為Y色度因雜波干擾變?yōu)?R-Y)'和(B-Y)'有雜波干擾時,設(shè)輸出為R0G0B0G0=Y+(G-Y)"B0=Y+(B-Y)"R0=Y+(R-Y)"Y=0.33Y+0.59Y+0.11Y0=0.30(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)Y=0.30R+0.59G+0.11BY0=0.30R0+0.59G0+0.11B0=0.30Y+0.30(R-Y)'+0.59Y+0.59(G-Y)'+0.11Y+0.11(B-Y)'重現(xiàn)亮度：=Y(重現(xiàn)亮度不變)(3)為什么要恒亮度傳輸？a)因為人眼對亮度的變化或干擾比較敏感,而對色度的變化或干擾相對要遲純得多。b)當(dāng)色度信號變化或混進雜波干擾時，只對重現(xiàn)色度有影響，而對重現(xiàn)亮度無影響，這樣可提高圖象的主觀信噪比。c)實際電視系統(tǒng)除了傳送黑白圖象,其它都不能實現(xiàn)恒亮度傳輸。(4)什么是γ失真?γ失真后傳輸什么圖象恒亮度成立?γ失真:指由于顯象管電子束電流與柵陰間電壓之間不是線性關(guān)系,使得顯象管發(fā)出的光不與柵陰間電壓成線性關(guān)系而引起的失真叫γ失真。顯象管是非線性的：L=KErL:顯象管顯示的亮度E：為柵陰間的調(diào)制電壓K：為比例常數(shù)γ:調(diào)制畸變系數(shù)γ=2.2～2.8一般認(rèn)為:攝像管光電轉(zhuǎn)換是線性的,傳輸系統(tǒng)是線性的。分析:不管是傳輸黑白電視信號還是彩色電視信號,只要滿足下列條件,①顯象管光電轉(zhuǎn)換特性(γ=1時):

如果攝像端和傳輸系統(tǒng)是線性的則恒亮度成立。證明:也就是當(dāng)傳輸系統(tǒng)各環(huán)節(jié)均為線性時，色差信號在傳輸過程中發(fā)生變化或混入雜波不會影響重現(xiàn)圖象亮度，圖象亮度只由亮度信號決定，而與色度信號無關(guān)。---恒亮度原理成立。(證明見上②點)①顯象管光電轉(zhuǎn)換特性(γ≠1時):如果傳輸?shù)氖呛诎纂娨曅盘枺还苁呛诎纂娨暀C還是彩色電視臺機接收恒亮度原理都成立。如果傳輸?shù)氖遣噬娨曅盘枺还苁呛诎纂娨暀C還是彩色電視臺機接收恒亮度原理都不成立。具體如下：黑白機接收a)黑白部分，重現(xiàn)亮度與實際亮度相等。b)彩條時，重現(xiàn)亮度小于實際亮度，誤差大小與色度信號有關(guān)，誤差值按蘭，紅，品（紫），綠，青，黃遞減。彩色機接收：大面積著色部分恒亮度傳輸有效，細(xì)節(jié)部分亮度小于實際亮度，尤其是高飽和度彩色細(xì)節(jié)亮度下降更多。為補償顯象管的非線性失真，發(fā)端引入一個稱為γ校正的予失真。黑白電視系統(tǒng):彩色電視系統(tǒng):4.標(biāo)準(zhǔn)彩條信號：要求掌握（1）標(biāo)準(zhǔn)彩條信號的彩色順序。（2）四數(shù)碼表示法及其含義。（3）能計算信號數(shù)值，畫出波形，矢量圖。以上可以通過例題來說明：如：畫彩條信號波形圖EREGEBER-YEB-YEG-Y注意事項：a）要看清：100/0/100/0還是100/0/75/0彩條信號(即EBU彩條)。b)坐標(biāo)（畫波形橫坐標(biāo)是t,而不要寫成f）。c)出題時不一定是按標(biāo)準(zhǔn)彩條排列。d)亮度方程不要記錯。EY=0.30ER+0.59EG+0.11EBe)畫色差信號波形時,直接用亮度信號波形減去基色信號波形即可。如ER-EY=ER-Y（不必重新計算）。100/0/100/0表示各色條中基色信號的最低電平為0%表示各色條中基色信號的最高電平為0%。表示黑條電平為0%表示白條電平為100%（即組成白條的RGB的最大值）例題:①畫出“100/0/100/0”彩條信號EREGEBER-YEG-YEB-YY的波形。②畫出“100/0/75/0”彩條信號EREGEBER-YEG-YEB-YY的波形。③傳輸“100-0-75-0”標(biāo)準(zhǔn)彩色信號時，Ｂ基色信號對應(yīng)的末級視放管be開路時。a.計算此時的EREGEBER-YEG-YEB-YY的相對幅度值，并畫出時間波形圖。b.說明各彩條亮度及色調(diào)的變化。（“100/0/100/0”彩條和“100/075/0”彩條各點波形要掌握）1.00tY01.00.890.700.590.410.300.110(e)1.00t-1.0R0-Y000.11-0.7-0.590.70.59-0.110(f)1.00t-1.0B0-Y000.890.590.30-0.89-0.300-0.59(g)白黃青綠紫紅藍(lán)黑(a)tB01.00(b)(c)(d)tG01.00tR01.005.為什么要壓縮色度信號電平？（見教材P41--P42）因為彩色全電視信號如彩條（按白黃青綠紫紅蘭黑排列）信號的動態(tài)范圍太大（-0.79～1.79）,容易使發(fā)射機產(chǎn)生過載和過調(diào)制現(xiàn)象,容易使接收機產(chǎn)生失步,彩色失真和伴音中斷現(xiàn)象,且兼容性能變差。因為正交平調(diào)后色度信號CF和亮度信號EY相混和,就得到彩色視頻信號為了實現(xiàn)兼容要求E信號幅度不能超過黑白圖象的動態(tài)范圍,當(dāng)黑白機接收彩色電視節(jié)目時,圖象信號E被限幅產(chǎn)生灰度失真。

(c)彩色全電視信號-0.4300.410.891.00.700.590.300.1100.900.760.830.900.76-0.83-0.90-0.90-0.76-0.76-0.4300.410.891.00.700.590.300.1101.791.461.421.241.061.01-0.01-0.06-0.24-0.42-0.46-0.79(a)(b)(c)(a)亮度信號(b)色度信號圖3-36100-0-100-0彩條信號波形信號幅度不能超過黑白圖象的動態(tài)范圍,當(dāng)黑白機接收彩色電視節(jié)目時,圖象信號E被限幅產(chǎn)生灰度失真。解決方法：將色差信號電平壓縮到所充許的最大范圍之內(nèi)。壓縮系數(shù)m,n各為多少？如何列方程求解？（注意：所選色條必須為非互補色）。舉例：求黃條和紅條的m，n?黃，青，綠視頻信號的相對振幅不能超過1.33(取+號)。紫,紅,蘭視頻信號的相對振幅不能超過-0.33(取-號)。對于Y條(R=1G=1B=0)對于R條(R=1G=0B=0)EY=0.30R+0.59G+0.11B=0.89EY=0.30EB-Y=0-0.89=0.89EB-Y=-0.30ER-Y=1-0.89=0.11ER-Y=0.70解得：m=0.493n=0.877000.450.630.450.590.630.2150.440.440.1500.290.1500.62000.100.100.520.62-0.430.890700590.410.300.110-0.431.000.215-0.331.181.000.930.56-0.215-0180.000.070.44(b)(a)(c)(e)白黃青綠紫紅藍(lán)黑0.890.700590.410.300.1101.001.33(d)圖2-38100-0-100-0彩條信號波形圖①亮度信號EY②色度信號CF

③復(fù)合同步信號es④復(fù)合消隱信號eA

⑤色同步信號Cba).彩色全電視信號的組成（五種成分）6．彩色全電視信號：要記住R,G,B矢量的位置(幾象限),或者推出來,如紅(R=1,G=0,B=0)Y=0.30ER-Y=0.70RB-Y=-0.30→壓縮后則U=-0.30×0.493=-0.147V=0.70×0.877=0.613可知紅在U,V坐標(biāo)中的第二象限偏向V軸。

●

記住此矢量圖對后面分析各種相位失真很有幫助因為相位失真反映在圖上是色調(diào)變化。

b)彩條信號矢量圖：（已壓縮過的）R0.63∠1030M0.59∠610C0.63∠2830G0.59∠2410B0.45∠3470Y0.45∠1670UV100-100-0彩條色度信號矢量圖(已壓縮)（白和黑等中性色在園點）

0也可用計算器算出：振幅為：●

記住此矢量圖對后面分析各種相位失真很有幫助因為相位失真反映在圖上是色調(diào)變化。

三：三大制式

1.NTSC制：(美國制式NTSCM臺灣也是NTSCM)(1)彩色電視制式：彩色電視系統(tǒng)傳送三個基色信號或由其組成的亮度信號和色差信號的方法叫彩色電視制式。(2)色差信號和亮度信號(即傳輸三基色):NTSC制采用Y,I,Q作為傳輸三基色EY=0.30ER+0.59EG+0.11EB---亮度信號EQ=Vsin330+Ucos330┈┈┈色差信號EI=Vcos330-Usin330┈┈┈色差信號其表達(dá)式為:QIUVQI0330330330UV

(3).頻帶寬度:Y帶寬:4.2MZ

I帶寬:1.3MZQ帶寬:0.6MZEY最高頻率為4.2MZ。f00.50.6MHz1.0EIEQ信號頻帶

1.3MHz1.0f0.707EQ0EI信號頻帶

EYEY信號頻帶

4.2MHz1.0f0(4).EIEQ頻譜:能量集中在行頻及其各次諧波附近,EI最高頻率為1.3MZ,EQ最高頻率為0.6MZ。EY頻譜：能量集中在行頻及其各次諧波附近,0fH2fH(n-1)fHf3fH4fHnfH(n+1)fHEIEQEIEQ頻譜0fH2fH(n-1)fHf3fH4fHnfH(n+1)fHEYEY頻譜QI4.2f(MHz)3.58fsc-1.3fscY0NTSC彩色全電視信號頻帶0fH2fH(n-1)fHf3fH(n-2)fHnfH(n+1)fHEYNTSC亮、色頻譜間置YYYYYYYYY……fsc=(n+1/2)fH(n-1/2)fH(n+3/2)fH……I、QI、QI、QI、QI、Q圖象載頻伴音載頻QI4.2f(MHz)fP+3.58fsfP+fscYfP4.561.250.75NTSC射頻信號頻帶圖NTSC制色度信號形成框圖a.表達(dá)式:CF=EQsin(ωt+330)+EIcos(ωt+330)副載波OSC-90°移相××+cFEQEI-57°相移EQsin(ωsct+330)EIcos(ωsct+330)sin(ωsct+1800)sin(ωsct+330)cos(ωsct+330)1.NTSC制色度信號的產(chǎn)生框圖不是唯一的只要滿足按照色度信號的表達(dá)式的任何框圖都可以。2.色差信號Q,I對副載波調(diào)制后,EQsin(wt+330)以雙邊帶全部傳送,EIcos(wt+330)以殘留邊帶傳送(即上邊帶被抑制掉一個信號)。(6).色同步信號[作用,位置,幅度,表達(dá)式,產(chǎn)生框圖,波形圖，矢量圖]。說明：作用：為接收端恢復(fù)副載波提供一個頻率和相位的基準(zhǔn)。位置：位于行消隱的后肩，其前沿距行同步前沿5.6us。幅度K：等于S/2(S為行同步信號幅度)。表達(dá)式：Cb=Ksin(ωt+1800)產(chǎn)生框圖:K脈沖就是一個正極性或負(fù)極性的行頻脈沖,其寬度和位置與所要產(chǎn)生的色同步信號寬度和位置對應(yīng),此脈沖叫色同步脈沖或K脈沖。

SS/22.5us內(nèi)含9~11個波形5.6usTH2.25us180018001800Cb2.5us5.6us(a)(b)Sin(ωSCt+180°)×K脈沖序列Cb=KSin(ωSCt+180°)圖2-44(a)行同步(b)K脈沖

圖2-45色同步信號的產(chǎn)生

LPFLPF矩陣電路τQτQ-τIOSC-57°-90°+RGBYIQSin(ωSCt+180°)K脈沖復(fù)合同步es復(fù)合消隱eAeN(t)CF色同步Cb×××＋圖2-46NTSC制編碼框圖

LPFLPFτQτQ-τI解碼矩陣EREGEBEYeN(t)CF+Cb陷波器××帶通門控PD-57°-90°VCOLPFSin(ωSCt+33°)cos(ωSCt+33°)彩色全電視信號EIEQ選通脈沖色同步信號Cbfsc1800色信號圖2-47NTSC解碼框圖具體要求：A..副載波頻率應(yīng)盡量選得高一些，使其在屏幕上產(chǎn)生的干擾光點較細(xì)致，人眼不易察覺。（這樣做的另一個優(yōu)點是：由于亮度信號的高頻能量分布較少，還可減小由于亮，色分離不徹底而造成的亮度信號對色度信號的干擾）。B．所選副載波頻率必須能使色度信號頻譜與亮度信號頻譜最大程度的間置以進一步減少副載波干擾光點的可見度。(7).NTSC副載波的選擇:a)選擇原則及具體要求。1.降低副載波對亮度信號的干擾：b)NTSC制中副載波采用1/2行頻間置。NTSC制的副載波頻率應(yīng)選擇為半行頻的奇數(shù)倍。即:

(其中：fH=15734.264HZn=227此頻率是經(jīng)過修正的，原來是15750HZ)2．降低色度中頻與第一伴音中頻間的差拍干擾。(32.57MHZ-30.5MHZ=2.07MHZ)---即要求所選副載波頻率能使差拍干擾與亮度信號頻間置,從而可使干擾光點可見度大大降低。0fH2fH3fH4fH5fHnfH(n+1)fHf相對幅度……YYYYYYYYI、QI、QI、QfSC(n+1/2)fH(n-1/2)fH(n+3/2)fH圖2-48NTSC制亮、色頻譜間置

行序126422653266行序126422653266K幀K+1幀圖2-49NTSC制副載波光點干擾

××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××111111111111222222222222333333333333444444444444第1行第264行第2行第625行第626行第3行①微分相位（DP）和微分增益（DG）失真。

DP失真引起色調(diào)畸變。

DG失真引起色飽和度失真。

②多徑接收失真

接收機除接收主波外還接收反射波，結(jié)果引起色度信號的相位和幅度失真---引起色調(diào)畸變和色飽和度失真。

(10).主要缺點:NTSC制最大缺點是:存在相位失真敏感性，抗色度失真的能力差，特別是對相位失真敏感。NTSC制產(chǎn)生色度失真的因素有：行正程各點色度信號的相移與消隱電平上色同步信號的相移之差,稱為DP失真?！馜G失真：行正程各點色度信號的增益與消隱電平上色同步信號的增益之差值稱為DG失真。(11).什么是DP（微分相位）和DG（微分增益）失真?●DP失真：由于色度信號是騎在亮度信號上一齊傳送的，當(dāng)整個傳輸系統(tǒng)中存在非線性時，系統(tǒng)對不同亮度電平上的色度信號引起的相移不同。倍頻分頻晶振÷525÷2脈沖形成2.5us開關(guān)形成K脈沖序列形成9H場消隱形成2.5us9HKfSCVHBLSfSC(1/2)fH2fHfHfV圖2-51NTSC制同步信號的產(chǎn)生

2.PAL制(德國制式)--我國采用PAL--D/K制,世界上采用PAL/D/K制唯一一家（獨一無二）香港采用PAL/I制。中國大陸黑白電視廣播采用的是D/K制，彩色電視廣播采用PAL制，D和K的參數(shù)完全相同，只是用在不同的波段：D--Ⅰ∕Ⅱ（米波廣播波段--8波段）K--Ⅳ∕Ⅴ（分米波段廣波波段--9波段）1.

PAL制與NTSC制的主要不同點:NTSC制采用正交平衡調(diào)幅產(chǎn)生色度信號，而PAL制采用逐行倒相正交平衡調(diào)幅產(chǎn)生色度信號---即PAL制中的兩個色度分量中，V分量是逐行倒相1800傳送的。2．PAL制采用Y，B-Y，R-Y或（Y，U，V）作為傳輸三基色。3．亮度信號和色差信號：a.亮度信號：EY=0.30ER+0.59EG+0.11EBCF=Usinωt±Vcosωt=Usinwt+g(t)Vcoswt4.色度信號:Usinωt+VcosωtNTSC行（不倒相行）CF=Usinωt-VcosωtPAL行（倒相行）CF=NTSC行PAL行NTSC行PAL行NTSC行PAL行合并成一個式子：NTSC行取“+”PAL行取“-”PAL制色度信號：圖2-52開關(guān)函數(shù)g(t)波形圖

0CF（NTSC行）CF（PAL行）V-VUU圖2-53PAL制色度信號矢量

+1TH-1g(t)02TH3THtPALNTSCNTSCPALφ圖2-55PAL色度信號形成框圖

OSCSinωSCt00CF××＋180°90°PAL開關(guān)Cu=SinωSCt±CV=±cosωSCtg(t)cosωSCtUVR0.63∠1030M0.59∠610C0.63∠2830G0.59∠2410B0.45∠3470Y0.45∠1670UV0.59∠11900.45∠19300.63∠25700.59∠29900.45∠1300.63∠7700圖2-54彩條信號色度矢量圖(PAL制)OSCSinωSCt00××180°90°PAL開關(guān)Cu=SinωSCt±CV=±cosωSCtg(t)cosωSCtLPFLPFUV圖2-56PAL同步解調(diào)框圖

NTSC行PAL行NTSC行PAL行合并成一個式子：NTSC行取“+”PAL行取“-”PAL制色同步信號：SS/22.5us內(nèi)含9~11個波形5.6usTH2.25us+1350-1350+1350Cb2.5us5.6us(a)(b)圖2-58（a）行同步（b）K脈沖圖2-57PAL色同步信號圖2-60PAL色同步信號形成框圖

OSCSinωSCt00Cb××＋180°90°PAL開關(guān)Cbu

±CbVg(t)cosωSCt180°K脈沖圖2-60PAL色度、色同步信號形成框圖

OSCSinωSCt00CF+Cb××＋180°90°PAL開關(guān)Cu+Cbu±CV±CbVg(t)cosωSCtUU-K＋180°K脈沖V＋V+K-K白黃青綠紫紅藍(lán)黑00-0.1470.4370.289-0.2890.147-0.437U00-0.1000.6150.515-0.5150.100-0.615V-K+KCv+Cbv000.4370.100Cu+Cbu000.1470.2890.1470.4370.1000.6150.5150.615CF+Cb000.4480.6320.5910.6320.448S/2圖2-60中各點波形雙穩(wěn)態(tài)SinωSCt00CF+Cb××＋180°90°PAL開關(guān)Cu+Cbu±CV±CbVg(t)cosωSCtU-K＋180°K脈沖＋V+K-K＋延時均衡＋副載波陷波1.3MHz低通1.3MHz低通編碼矩陣彩色同步機復(fù)合同步、復(fù)合消隱副載波P脈沖H行推動脈沖RGBFBASYUV圖2-62PAL編碼器0fH2fHmfH(m+1)fHf…0fH2fH3fH(n-2)fH(n-1)fHnfH(n+1)fHf……fSC-fHfSCfSC+fHfSC+(m+1)fHffSC-2fHfSC-(m+1)fHfSC+2fH……(a)Y信號頻譜示意圖(b)U信號頻譜示意圖(c)CU信號頻譜示意圖0fH2fHmfH(m+1)fHf…(d)V信號頻譜示意圖0fH/23fH/2mfH/2(m+1)fH/2f…(f)g(t)V信號頻譜示意圖信號頻譜示意圖fSC-fH/2fSCfSC+fH/2fSC+(m+1/2)fHffSC-(3/2)fHfSC-(m+1/2)fHfSC+3/2fH……(g)CV信號頻譜示意圖0fH/23fH/2mfH/2(m+1)fH/2f…(e)g(t)信號頻譜示意圖fSC-fHfSCfSC+fHf…fSC-2fHfSC+2fH…fSC-fH/2fSCfSC+fH/2f…fSC-(3/2)fHfSC+3/2fH…0fH2fH3fH(n-1)fHnfH(n+1)fH(n+2)fHf……YYYYYYYYu-1u+1u+2u-2v-1v-2v+2v+10fH2fH3fH(n-1)fHnfH(n+1)fH(n+2)fHf……YYY、v-2YfSCu-1Y、v-1Y、v+1Y、v+2u+1u+2(d)亮色信號1/2行頻間置時信號頻譜圖

(b)色度u分量頻譜(a)Y信號頻譜(c)色度v分量頻譜0fH2fH3fH(n-1)fHnfH(n+1)fH(n+2)fHf……YYv-2YfSCu-1v-1v+1Yu+1v+2YYY0fH2fH3fH(n-1)fHnfH(n+1)fH(n+2)fHf……YYYYYYYYfSC-fHfSCfSC+fHf…fSC-2fHfSC+2fH…u-1u+1u+2u-2fSC-fH/2fSCfSC+fH/2f…fSC-(3/2)fHfSC+3/2fH…v-1v-2v+2v+1(b)色度u分量頻譜(a)Y信號頻譜(c)色度v分量頻譜圖2-65亮、色信號1/4行頻間置頻譜示意圖

1/4fH間置時副載波亮點干擾：1.U副載波亮點干擾：規(guī)律一：同場內(nèi)亮點干擾逐行右移d/4。規(guī)律二：同幀內(nèi)亮點干擾逐場右移d/4。規(guī)律三：干擾亮點逐幀右移d/4。(a)第1行(b)第2行283.75TSCd×××××(c)第314行283.75TSCd×××××(d)第2幀第1行283.75TSCd×××××d283.75TSCTSC×××××283.75Tsc圖2-67U副載波光點干擾分布圖

第一幀行序131423153316×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××行序131423153316×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××行序131423153316行序131423153316第二幀第三幀第四幀圖2-68無25Hz偏置時U副載波干擾光點圖樣151515262662373773848484第1行第314行第2行第315行第316行第3行153726841537268415736284dd/4U副載波干擾特點：（１）每四幀(八場)完成一個循環(huán)，其中一、三幀干擾光點有抵消作用，二、四幀有抵消作用。但由于循環(huán)頻率太低(一秒鐘重復(fù)6.25次)，因此上述抵消作用不完全，存在光點閃爍。（２）把各場干擾光點在屏幕上出現(xiàn)的時間順序(不同場次)畫在一起就構(gòu)成干擾光點圖形。見圖2-68。從圖可看出：同一場的光點形成自左上至右下的干擾斜線。它有兩個移動方向：一為每八場自左向右移動距離d，一為逐場向上移一行。綜合效果為自左下方向右下方移動。由于干擾斜線移動速度慢，故其可見度高。干擾光點分布規(guī)律是：規(guī)律一：在同一場內(nèi)，干擾光點逐行右移d/4；規(guī)律二在同一幀內(nèi)，干擾光點逐場右移3d/4或左移d/4；規(guī)律三干擾光點逐幀右移d/4。２.加25Hz偏置U副載波亮點干擾：d283.75TSCTSC(a)第1行×××××283.75TSC(b)第2行d×××××283.75TSC(d)第2幀第1行d×××××283.75Tsc＋１/625283.75TSC(c)第314行d××××圖2-71加25Hz偏置后U副載波光點干擾分布圖

第一幀×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××行序131423153316×××××××××××××××××××××××××××××××××