第五講彩色電視基礎(chǔ)

第五講彩色電視基礎(chǔ)第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一第1節(jié)和電視技術(shù)相關(guān)的

人眼特性視覺暫留

光脈沖作用于人眼，當光脈沖消失后，人的亮度感覺還要持續(xù)一段時間才能消失。要保持畫面中物體運動的連續(xù)性，要求每秒鐘攝取的畫面數(shù)約為25幀左右。所以視頻的幀頻至少24Hz。第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一

臨界閃爍

讓觀察者觀察按時間重復的亮度脈沖，如果閃爍頻率比較低，人眼就有一亮一暗的感覺。如果閃爍頻率足夠高，人眼看到的則是一個恒定的亮點。閃爍感剛好消失的重復頻率叫做臨界閃爍頻率，經(jīng)測定為46Hz。電影播放過程中，每秒投射24幅畫面，每幅畫面投射過程中用機械擋光閥遮擋一次，這樣就得到了48Hz的閃爍頻率。第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一視角觀看物體時，能清晰看清視場區(qū)域?qū)?yīng)的雙眼[視角]大約是35°（橫向）×20°（縱向）。數(shù)字電視的寬高比為16:9。分辨角、分辨力對屏幕上兩個黑點（線），人眼剛能區(qū)分時，這兩點（線）對人眼的張角稱為分辨角，單位分。分辨角的倒數(shù)稱為分辨力。中等亮度、大對比度、靜止圖像使人眼的分辨力最高。正常人的分辨力在1.0到1.5之間。

第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一分辨角示意圖第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一大面積著色原理人眼對彩色的分辨力比對黑白（亮度）的低很多。所以，彩色沒有必要與亮度具有相同的分辨率，即可以大面積著色。電視的亮度信號和彩色信號區(qū)別對待，用較寬的帶寬來傳送亮度信號，用較小的帶寬傳送彩色信號。

第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一(1)將攝像機輸出的三基色信號轉(zhuǎn)換成一個亮度信號，以及代表色度的兩個色差信號（例如：Y、R-Y、B-Y），并將它們組合成一個彩色全電視信號進行傳送。在接收端，彩色電視機將彩色全電視信號重新轉(zhuǎn)換成三個基色信號，而黑白電視僅接收亮度信號。(2)要求彩色電視必需采用與黑白電視相同的一些基本參數(shù)。

黑白與彩色電視兼容問題第2節(jié)模擬電視信號第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一隔行掃描(interlacedscanning)逐行掃描(non-interlacedscanning)電視掃描方式逐行掃描：一行緊跟一行的掃描方式。隔行掃描：將一幅（一幀）電視畫面分兩場掃描。引入場的概念，即一幀分為兩場，奇數(shù)場和偶數(shù)場。第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一亮度全電視信號消隱信號分為行消隱和場消隱。同步信號加在消隱信號上。PAL制亮度全電視信號第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一亮度全電視信號頻譜由于行間圖像信號差別很小，可以認為信號是以行頻為周期頻率的周期信號。其頻譜中間有很大的空隙（46%-93.6%）。第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一彩色全電視信號頻譜色度信號也具有類似的頻譜特征，將色度信號的頻譜搬移到亮度信號頻譜的間隙中，就是彩色全電視信號。fsc稱為副(色)載波。第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一色同步信號放在行消隱信號的后肩上。表示fsc。第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一對兩個色度信號可以采用兩個負載波調(diào)制，也可以采用正交平衡調(diào)幅（QAM）（如下圖）進行調(diào)制。亮度色差信號可以采用:YIQ,YUV和YCrCb等。亮度信號和色度信號相互獨立。R-Y載波sinwsctB-Y××＋90°

(R-Y)coswsct(B-Y)sinwsct+(R-Y)coswsct(B-Y)sinwsct第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一幅度表示飽和度，相位表示色調(diào)。正交平衡調(diào)幅既是調(diào)幅，又是調(diào)相。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一彩色電視信號頻譜分配如圖：采用殘留邊帶傳送方式。圖像載頻fc，副載頻fsc，伴音載頻fs。第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一1、NTSC(NationalTelevisionSystemsCommittee)

20世紀50年代美國研制,北美、日本用2、PAL(Phase-AlternativeLine：倒相正交平衡調(diào)幅)20世紀60年代德國研制，西歐、中國用3、SECAM(法文：SequentialColeurAvecMemoire：順序傳送彩色與儲存)20世紀60年代法國研制，法國、前蘇聯(lián)用第3節(jié)模擬電視制式第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一NTSC彩色電視制的掃描特性：(1)525行/幀,30幀/秒(2)高寬比：電視畫面的長寬比為4:3(3)隔行掃描，一幀分成2場(field)，262.5線/場(4)在每場的開始部分保留20行掃描線作為控制信息，因此只有485條線的可視數(shù)據(jù)。(5)每行63.5微秒，其中水平回掃時間10微秒(6)顏色模型：YIQ第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一PAL制式電視信號的掃描特性：625行(掃描線)/幀，25幀/秒(40ms/幀)(2)每場中有25行作為場回掃，所以每幀中只有575行是有效行。(3)高寬比(aspectratio)：4:3(4)隔行掃描，2場/幀，312.5行/場(5)行掃描周期為64微秒，其中11.8微秒作為逆程時間(6)顏色模型：YUV第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一國際標準第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一同步信號標準第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一第4節(jié)彩色電視信號類型復合電視信號：包含亮度信號、色差信號和所有定時同步信號的單一電視信號。分離電視信號（S－Video信號）：是亮度和色差分離的一種電視信號。（1）減少亮度信號和色差信號之間的交叉干擾。（2）不須要使用梳狀濾波器來分離亮度信號和色差信號，這樣可提高亮度信號的帶寬。分量電視信號：是指每個基色分量作為獨立的電視信號，使用分量電視信號是表示顏色的最好方法，但需要比較寬的帶寬和同步信號。第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一彩色電視信號類型第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一方法：模擬信號分離采樣量化顏色空間變換標準：ITU-RBT.601(CCIR-601)第5節(jié)視頻信號數(shù)字化第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一ITU-RBT.601數(shù)字化標準

CCIR為NTSC制、PAL制和SECAM制規(guī)定了共同的電視圖像采樣頻率13.5MHz。這個采樣頻率也用于遠程圖像通信網(wǎng)絡(luò)中的電視圖像信號采樣。

PAL:625(行/幀)×25（幀/秒）×864（點/行）=13.5MHzNTSC:525(行/幀)×29.97（幀/秒）×858（點/行）=13.5MHz色度信號采用Cr、Cb，其采樣頻率可以減半。取值范圍：亮度信號220級，色度信號225級。亮度采樣的有效樣本數(shù)都是720像素/行。第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一對所有的制式，每一掃描行的有效樣本數(shù)均為720個。

第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一視頻圖像子采樣

根據(jù)人眼特性，對色度信號的采樣率沒有必要和亮度信號一樣，可以減半或四分之一。第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一4：4：44：2：24：1：14：2：0（MPEG1）4：2：0（MPEG2）第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一彩色電視數(shù)字化參數(shù)摘要（ITU-RBT.601推薦）采樣格式

信號形式

采樣頻率(MHz)

樣本數(shù)/掃描行

數(shù)字信號取值范圍(A/D)

NTSCPAL4:2:2Y13.5858(720)864(720)220級(16~235)Cr

6.75429(360)432(360)225級(16~240)Cb

6.75429(360)432(360)(128±112)4:4:4Y13.5858(720)864(720)220級(16~235)Cr

13.5858(720)864(720)225級(16~240)Cb

13.5858(720)864(720)(128±112)第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一CCITT：公用中分辨率格式（CIF，CommonIntermediateFormat）1/4公用中分辨率格式（QCIF，Quarter-CIF）SQCIF(Sub-QuarterCommonIntermediateFormat)格式

CIF

QCIFSQCIF行數(shù)/幀像素/行行數(shù)/幀像素/行行數(shù)/幀像素/行亮度(Y)288360(352)144180(176)96128色度(Cb)144180(176)7290(88)4864色度(Cr)144180(176)7290(88)4864CIF圖像格式參數(shù)第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一第6節(jié)數(shù)字電視數(shù)字電視的定義：數(shù)字電視系統(tǒng)是將活動圖像、聲音和數(shù)據(jù)，通過數(shù)字技術(shù)進行壓縮、編碼、傳輸/存儲，而實時發(fā)送/廣播或者經(jīng)過記錄媒體的傳播，供觀眾接收/播放的視聽系統(tǒng)。它可以劃分為3大部分：信源部分（發(fā)送端）、信道部分（傳輸/存儲過程）和信宿部分（接收端）。數(shù)字電視分類數(shù)字電視系統(tǒng)業(yè)務(wù)可以按照其活動的圖像比特率的大小，粗略劃分為標準清晰度數(shù)字電視（SDTV）和高清晰度數(shù)字電視（HDTV）。SDTV和HDTV的數(shù)字電視業(yè)務(wù)都可以應(yīng)用于不同的領(lǐng)域和場合，以滿足廣大消費者多層次的需要。它們兩者將長期共存。第30頁，共32頁，2023年，2月20日，星期一高清晰度電視

HDTV是由它所能提供的畫面質(zhì)量定義的。分辨率:HDTV畫面水平和垂直的像素目都差不多是常規(guī)系統(tǒng)的2倍。垂直方向的高清晰度是由1000行以上的掃描線獲得的。大約為傳統(tǒng)5倍的視頻帶寬使灰度層次更加豐富，再加上有一些帶寬用于單獨傳輸色彩值，使得總帶寬為現(xiàn)有彩色電視系統(tǒng)的5～8倍。寬高比:HDTV畫面的指定寬高比為16:9=1.777。采用高清晰顯像管，點間距（即熒光點的大?。?yīng)小于０