數(shù)字電視技術(shù)附錄

數(shù)字電視技術(shù)附錄第1頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.1彩色與視覺(jué)特性A.1.1光的性質(zhì)1.可見(jiàn)光譜光是一種電磁輻射。電磁輻射的波長(zhǎng)范圍很寬，按波長(zhǎng)從長(zhǎng)至短的順序排列起來(lái)有無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線和宇宙射線等。附圖A-1是電磁波按波長(zhǎng)的順序排列的情況，稱作電磁波譜。波長(zhǎng)在380～780nm范圍內(nèi)的電磁波能夠使人眼產(chǎn)生顏色感覺(jué)，稱為可見(jiàn)光。可見(jiàn)光在整個(gè)電磁波譜中只占極小一段?？梢?jiàn)光譜的波長(zhǎng)由780nm向380nm變化時(shí)，人眼產(chǎn)生的顏色感覺(jué)依次是紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫7色。一定波長(zhǎng)的光譜呈現(xiàn)的顏色稱為光譜色。太陽(yáng)光包含全部可見(jiàn)光譜，給人以白色的感覺(jué)。第2頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于光譜完全不同的光，人眼有時(shí)會(huì)有相同的色感。用波長(zhǎng)540nm的綠光和700nm的紅光按一定比例混合可以使人眼得到580nm黃光的色感。這種由不同光譜混合出相同色光的現(xiàn)象叫同色異譜。第3頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-1電磁輻射波譜第4頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.物體的顏色物體分為發(fā)光體與不發(fā)光體。發(fā)光體的顏色由它本身發(fā)出的光譜所確定。例如，白熾燈發(fā)黃、熒光燈發(fā)白就是因?yàn)樗鼈冇衅涮囟ǖ墓庾V色。不發(fā)光體的顏色與照射光的光譜和不發(fā)光體對(duì)照射光的反射、透射特性有關(guān)。紅旗反射太陽(yáng)光中的紅色光、吸收其它顏色的光而呈紅色；綠葉反射綠色的光、吸收其它顏色的光而呈綠色；白紙反射全部太陽(yáng)光而呈白色；黑板能吸收全部太陽(yáng)光而呈黑色。綠葉拿到暗室的紅光下觀察時(shí)變成了黑色，是因?yàn)榧t光源中沒(méi)有綠光成分，樹(shù)葉吸收了全部紅光而呈黑色。第5頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.標(biāo)準(zhǔn)光源物體的顏色也受光源的影響。在彩色電視系統(tǒng)中，用標(biāo)準(zhǔn)白光作為照明光源。絕對(duì)黑體所輻射的光譜與它的溫度密切相關(guān)。絕對(duì)黑體的溫度越高，輻射的光譜中藍(lán)色成分越多，紅色成分越少。標(biāo)準(zhǔn)光源的可見(jiàn)光譜與某溫度的絕對(duì)黑體輻射的可見(jiàn)光譜相同或相近時(shí)，絕對(duì)黑體的溫度稱為該光源的色溫，單位以絕對(duì)溫度開(kāi)氏度(K)表示。色溫與光源的實(shí)際溫度無(wú)關(guān)，彩色電視機(jī)熒光屏的實(shí)際溫度為常溫，而其白場(chǎng)色溫是6500K。第6頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用的標(biāo)準(zhǔn)白光有A、B、C、D和E共5種光源。A光源是色溫為2854K的白光，光譜偏紅，相當(dāng)于充氣鎢絲白熾燈所產(chǎn)生的光；B光源是色溫為4874K的白光，近似于中午直射的太陽(yáng)光；C光源是色溫為6774K的白光，相當(dāng)于白天的自然光，是NTSC制彩色電視的白光標(biāo)準(zhǔn)光源；D光源是色溫為6504K的白光，相當(dāng)于白天的平均光照，是PAL制彩色電視的白光標(biāo)準(zhǔn)光源；E光源是色溫為5500K的等能量白光(E白)，它是為簡(jiǎn)化色度學(xué)計(jì)算而采用的一種假想光源，實(shí)際并不存在。電視演播室內(nèi)的鹵鎢燈光源的色溫為3200K，有體積小、亮度高、壽命長(zhǎng)、色溫穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。第7頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.1.2人眼的視覺(jué)特性1.視覺(jué)靈敏度人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光的靈敏度是不同的。經(jīng)過(guò)對(duì)各種類型人的視覺(jué)靈敏度實(shí)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，國(guó)際照明委員會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)視敏度曲線，也稱相對(duì)視敏函數(shù)曲線，如附圖A-2中的V（λ）。該曲線表明了具有相等輻射能量、不同波長(zhǎng)的光作用于人眼時(shí)，引起的亮度感覺(jué)是不一樣的。人眼最敏感的光波長(zhǎng)為555nm，顏色是草綠色，這一區(qū)域的顏色，人眼看起來(lái)省力，不易疲勞。在555nm兩側(cè)，隨著波長(zhǎng)的增加或減少，亮度感覺(jué)逐漸降低。在可見(jiàn)光譜范圍之外，輻射能量再大，人眼也是沒(méi)有亮度感覺(jué)的。第8頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-2標(biāo)準(zhǔn)視敏度曲線第9頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.彩色視覺(jué)人眼視網(wǎng)膜上有大量的光敏細(xì)胞，按形狀分為桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞。桿狀細(xì)胞靈敏度很高，但對(duì)彩色不敏感，人的夜間視覺(jué)主要靠它起作用，因此，在暗處只能看到黑白形象而無(wú)法辨別顏色。錐狀細(xì)胞既可辨別光的強(qiáng)弱，又可辨別顏色，白天視覺(jué)主要由它來(lái)完成。關(guān)于彩色視覺(jué)，科學(xué)家曾做過(guò)大量實(shí)驗(yàn)并提出了視覺(jué)三色原理的假設(shè)，認(rèn)為錐狀細(xì)胞又可分成三類，分別稱為紅敏細(xì)胞、綠敏細(xì)胞和藍(lán)敏細(xì)胞，它們各自的相對(duì)視敏函數(shù)曲線分別為VR（λ）、VG（λ）和VB（λ），如附圖A-2所示，其峰值分別在580nm、540nm、440nm處。第10頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月VB（λ）曲線幅度很低，已將其放大20倍。三條曲線的總和等于相對(duì)視敏函數(shù)曲線VV（λ）。三條曲線是部分交叉重疊的，很多單色光同時(shí)處于兩條曲線之下，例如，600nm的單色黃光就處在VR（λ）和VG（λ）曲線之下，所以600nm的單色黃光既激勵(lì)了紅敏細(xì)胞，又激勵(lì)了綠敏細(xì)胞，引起混合的感覺(jué)。當(dāng)混合紅綠光同時(shí)作用于視網(wǎng)膜時(shí)，分別使紅敏細(xì)胞和綠敏細(xì)胞同時(shí)受激勵(lì)，只要混合光的比例適當(dāng)，所引起的彩色感覺(jué)可以與單色黃光引起的彩色感覺(jué)完全相同。第11頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不同波長(zhǎng)的光對(duì)三種細(xì)胞的刺激量是不同的，產(chǎn)生的彩色視覺(jué)也各異，人眼因此能分辨出五光十色的顏色。在電視技術(shù)中利用了這一原理，在圖像重現(xiàn)時(shí)，不是重現(xiàn)原來(lái)景物的光譜分布，而是利用三種相似于紅、綠、藍(lán)錐狀細(xì)胞特性曲線的三種光源進(jìn)行配色，使其在色感上得到相同的效果。第12頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.分辨力分辨力是指人眼在觀看景物時(shí)對(duì)細(xì)節(jié)的分辨能力。對(duì)人眼進(jìn)行分辨力測(cè)試的方法如附圖A-3所示，在眼睛的正前方放一塊白色的屏幕，屏幕上面有兩個(gè)相距很近的小黑點(diǎn)，逐漸增加畫(huà)面與眼睛之間的距離，當(dāng)距離增加到一定長(zhǎng)度時(shí)，人眼就分辨不出有兩個(gè)黑點(diǎn)存在，感覺(jué)只有一個(gè)黑點(diǎn)，這說(shuō)明眼睛分辨景物細(xì)節(jié)的能力有一個(gè)極限值，我們將這種分辨細(xì)節(jié)的能力稱為人眼的分辨力或視覺(jué)銳度。分辨力的定義是：眼睛對(duì)被觀察物上相鄰兩點(diǎn)之間能分辨的最小距離所對(duì)應(yīng)的視角θ的倒數(shù)，即（A-1）第13頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-3人眼的分辯力第14頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如附圖A-3所示，用L表示眼睛與圖像之間的距離，d表示能分辨的兩點(diǎn)間的最小距離，則有（A-2）人眼的最小視角取決于相鄰的視敏細(xì)胞之間的距離。對(duì)于正常視力的人，在中等亮度情況下觀看靜止圖像時(shí)，θ為1′～1.5′。分辨力在很大程度上取決于景物細(xì)節(jié)的亮度和對(duì)比度，當(dāng)亮度很低時(shí)，錐狀細(xì)胞不起作用，視力很差；當(dāng)亮度過(guò)大時(shí)，由于眩目現(xiàn)象，視力反而有所下降。細(xì)節(jié)對(duì)比度越小，分辨力越低。在觀看運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，分辨力更低。第15頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力比對(duì)黑白細(xì)節(jié)的分辨力低。例如，黑白相間的等寬條子，相隔一定距離觀看時(shí)，剛能分辨出黑白差別，如果用紅綠相間的同等寬度條子替換它們而其它條件不變，人眼會(huì)分辨不出紅綠之間的差別，感覺(jué)是一片黃色。實(shí)驗(yàn)還證明，人眼對(duì)不同彩色的分辨力也各不相同。如果眼睛對(duì)黑白細(xì)節(jié)的分辨力定義為100%，則實(shí)驗(yàn)測(cè)得人眼對(duì)黑綠、黑紅、黑藍(lán)、紅綠、紅藍(lán)、綠藍(lán)細(xì)節(jié)的相對(duì)分辨力為94%、90%、26%、40%、23%、19%。因?yàn)槿搜蹖?duì)彩色細(xì)節(jié)分辨能力較差，所以在彩色電視系統(tǒng)中傳送彩色圖像時(shí)，只傳送黑白圖像細(xì)節(jié)，而不傳送彩色細(xì)節(jié)，這樣可減少色信號(hào)的帶寬，這就是大面積著色原理的依據(jù)。第16頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.視覺(jué)惰性人眼的亮度感覺(jué)總是滯后于實(shí)際亮度的，這一特性稱為視覺(jué)惰性或視覺(jué)暫留。附圖A-4(a)表示作用于人眼的光脈沖亮度。附圖A-4(b)表示這個(gè)光脈沖造成的主觀亮度感覺(jué)，它滯后于實(shí)際的光脈沖。光脈沖消失后，亮度感覺(jué)還要過(guò)一段時(shí)間才能消失。附圖A-4(b)中的t1～t2就是視覺(jué)暫留時(shí)間。在中等亮度的光刺激下，視力正常的人的視覺(jué)暫留時(shí)間約為0.1s。第17頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-4人眼的視覺(jué)惰性作用于人眼的光脈沖亮度(b)主觀第18頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人眼受到頻率較低的周期性的光脈沖刺激時(shí),會(huì)感到一亮一暗的閃爍現(xiàn)象。如果將重復(fù)頻率提高到某個(gè)一定值以上，由于視覺(jué)惰性，眼睛就感覺(jué)不到閃爍了。不引起閃爍感覺(jué)的最低重復(fù)頻率，稱為臨界閃爍頻率。臨界閃爍頻率與很多因素有關(guān)，其中最重要的是光脈沖亮度，隨著光脈沖亮度的提高，臨界閃爍頻率也將提高。臨界閃爍頻率還與亮度的變化幅度有關(guān)。亮度變化幅度越大，臨界閃爍頻率越高。人眼的臨界閃爍頻率約為46Hz。對(duì)于重復(fù)頻率在臨界閃爍頻率以上的光脈沖，人眼不再感覺(jué)到閃爍，這時(shí)主觀感覺(jué)的亮度等于光脈沖亮度的平均值。第19頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.1.3色度學(xué)1.彩色三要素描述一種色彩時(shí)需要用到亮度、色調(diào)和飽和度三個(gè)基本參量，這三個(gè)參量稱為彩色三要素。亮度反映光的明亮程度。同色光輻射的功率越大，亮度越高。不發(fā)光物體的亮度取決于它所反射的光功率的大小。若照射物體的光強(qiáng)度不變，物體的反射性能越好，物體就越明亮。對(duì)于一定的物體，照射光越強(qiáng)，物體就越明亮。色調(diào)反映彩色的類別，例如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等不同顏色。發(fā)光物體的色調(diào)由光的波長(zhǎng)決定，不發(fā)光物體的色調(diào)由照明光源和該物體的反射或透射特性共同決定。第20頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月色飽和度反映彩色光的深淺程度。深紅、粉紅是兩種不同飽和度的紅色，深紅色飽和度高，粉紅色飽和度低。飽和度與彩色光中的白光比例有關(guān)，白光比例越大，飽和度越低。高飽和度的彩色光可加白光來(lái)沖淡成低飽和度的彩色光。飽和度最高的稱為純色或飽和色。譜色光就是純色光，其飽和度為100%。飽和度低于100%的彩色稱為非飽和色。日常生活中所見(jiàn)到的大多數(shù)彩色是非飽和色。白光的飽和度為0。色飽和度和色調(diào)合稱為色度，它表示彩色的種類和彩色的深淺程度。第21頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.三基色原理根據(jù)人眼的視覺(jué)特性，在電視機(jī)中重現(xiàn)圖像時(shí)并不要求完全重現(xiàn)原景物反射或透射光的光譜成分，而只需獲得與原景物相同的彩色感覺(jué)即可。因此，仿效人眼的三種錐狀細(xì)胞可以任選三種基色，三種基色必須是相互獨(dú)立的，即任一種基色都不能由其它兩種基色混合得到，將它們按不同比例進(jìn)行組合，可得到自然界中絕大多數(shù)的彩色。具有這種特性的三個(gè)單色光叫基色光，這三種顏色叫三基色?？偨Y(jié)出的三基色原理是：自然界中絕大多數(shù)的彩色可以分解為三基色，三基色按一定比例混合，可得到自然界中絕大多數(shù)的彩色?；旌仙纳{(diào)和飽和度由三基色的混合比例決定，混合色的亮度等于三種基色亮度之和。第22頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月因?yàn)槿搜鄣娜N錐狀細(xì)胞對(duì)紅光、綠光和藍(lán)光最敏感，所以在紅色、綠色和藍(lán)色光譜區(qū)中選擇三個(gè)基色按適當(dāng)比例混色可得到較多的彩色。在彩色電視中，選用了紅、綠、藍(lán)作為三基色，分別用R、G、B來(lái)表示。國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)選定了紅基色的波長(zhǎng)為700nm，綠基色的波長(zhǎng)為546.1nm，藍(lán)基色的波長(zhǎng)為435.8nm。第23頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三基色原理是彩色電視技術(shù)的基礎(chǔ)。攝像機(jī)把圖像分解成三基色信號(hào)，電視機(jī)又用三基色信號(hào)配出原圖像的色彩，圖像信息的傳送變得容易實(shí)現(xiàn)。三基色光相混合得到的彩色光的亮度

等于三種基色亮度之和，這種混色稱為相加混色。將三束等強(qiáng)度(相同單位量)的紅、綠、藍(lán)圓形單色光同時(shí)投射到白色屏幕上時(shí)，呈現(xiàn)出的三基色圓圖混合規(guī)律如附圖A-5所示，也可描述如下：紅色+綠色=黃色綠色+藍(lán)色=青色藍(lán)色+紅色=紫色紅色+綠色+藍(lán)色=白色第24頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-5相加混色第25頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月適當(dāng)改變?nèi)獾膹?qiáng)度，可以得到所有自然界中常見(jiàn)的彩色光。通過(guò)實(shí)驗(yàn)還可得到：紅色+青色=白色綠色+紫色=白色藍(lán)色+黃色=白色當(dāng)兩種顏色混合得到白色時(shí)，這兩種顏色稱為互補(bǔ)色。紅與青互為補(bǔ)色，綠與紫互為補(bǔ)色，藍(lán)與黃互為補(bǔ)色。第26頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在彩色電視技術(shù)中，常用以下兩種簡(jiǎn)接相加混色法：(1)空間混色法：同時(shí)將三種基色光分別投射到同一表面上彼此相距很近的三點(diǎn)上，由于人眼的分辨力有限，能產(chǎn)生三種基色光混合的色彩感覺(jué)?？臻g混色法是同時(shí)制彩色電視的基礎(chǔ)。(2)時(shí)間混色法：將三種基色光輪流投射到同一表面上，只要輪換速度足夠快，由于視覺(jué)惰性，就能得到相加混色的效果。時(shí)間混色法是順序制彩色電視的基礎(chǔ)。第27頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.顏色的度量1)配色實(shí)驗(yàn)給定一種彩色光，可通過(guò)配色實(shí)驗(yàn)來(lái)確定其所含三基色的比例，配色實(shí)驗(yàn)裝置如附圖A-6所示。實(shí)驗(yàn)裝置是由兩塊互成直角的理想白板將觀察者的視場(chǎng)一分為二，在一塊白板上投射待配色，在另一塊白板上投射三基色。調(diào)節(jié)三基色光的強(qiáng)度，直至兩塊白板上的彩色光引起的視覺(jué)效果完全相同。記下三基色調(diào)節(jié)器上的光通量讀數(shù)，便可寫(xiě)出配色方程：F＝R(R)+G(G)+B(B)第28頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-6配色實(shí)驗(yàn)第29頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月式中：F為任意一個(gè)彩色光；(R)、(G)、(B)為三基色單位量；R、G、B為三色分布系數(shù)。要配出彩色量F，必須將R單位的紅基色、G單位的綠基色和B單位的藍(lán)基色加以混合，R、G、B的比例關(guān)系確定了所配彩色光的色度(包含色調(diào)和飽和度)，R、G、B的數(shù)值確定了所配彩色光的光通量（亮度）。R(R)、G(G)、B(B)分別代表彩色量F中所含三基色的光通量成分，又稱彩色分量。配成標(biāo)準(zhǔn)白光E白所需紅、綠、藍(lán)三基色的光通量比為1∶4.5907∶0.0601。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，規(guī)定紅基色光單位量的光通量為1lm，則綠基色光和藍(lán)基色光單位量的光通量分別為4.5907lm和0.0601lm。lm是光通量的單位流明。第30頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)XYZ制色度圖配色實(shí)驗(yàn)的物理意義很明確，但進(jìn)行定量計(jì)算卻比較復(fù)雜，實(shí)際使用很不方便，為此進(jìn)行了坐標(biāo)變換：（X）=0.4185（R）-0.0912（G）+0.0009（B）（Y）=-0.1587（R）+0.2524（G）+0.0025（B）（Z）=-0.0828（R）+0.0157（G）+0.1786（B）在XYZ計(jì)色制中，任何一種彩色的配色方程式可表示為F=X（X）+Y（Y）+Z（Z）(A-4)(A-5)式中：X、Y、Z為標(biāo)準(zhǔn)三色系數(shù)；(X)、(Y)、(Z)為標(biāo)準(zhǔn)三基色單位。第31頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在XYZ計(jì)色制中標(biāo)準(zhǔn)三色系數(shù)均為正數(shù)，系數(shù)Y的數(shù)值等于合成彩色光的全部亮度，系數(shù)X、Z不包含亮度,合成彩色光色度仍由X、Y、Z的比值決定。當(dāng)X=Y=Z時(shí)，可配出等能白光E白。色度是由三色系數(shù)X、Y、Z的相對(duì)值確定的，與X、Y、Z的絕對(duì)值無(wú)關(guān)。如果僅考慮色度值，則可以用三色系數(shù)的相對(duì)值表示：(A-6)第32頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月式中：m為色模，表示某彩色光所含標(biāo)準(zhǔn)三基色單位的總量，它與光通量有關(guān)，對(duì)顏色不發(fā)生影響；x、y、z為相對(duì)色度系數(shù)，又叫色度坐標(biāo)。由式(A-6)可知：x+y+z=1(A-7)式(A-7)表明，當(dāng)某一彩色量F的相對(duì)色度系數(shù)x、y已知時(shí)，則z也為已知，即z是一個(gè)非獨(dú)立的參量。這樣就可將由配色實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，換算成x、y坐標(biāo)值，并畫(huà)出其平面圖形，即x-y標(biāo)準(zhǔn)色度圖，如附圖A-7所示。第33頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-7標(biāo)準(zhǔn)色度圖和顯像三基色第34頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在x-y色度圖中，所有光譜色都在所示的舌形曲線上。曲線上各點(diǎn)的單色光既可用一定的波長(zhǎng)來(lái)標(biāo)記，也可用色度坐標(biāo)表示，該曲線亦稱為光譜色曲線。舌形曲線下面不是閉合的，用直線連接起來(lái)，則自然界中所有實(shí)際彩色都包含在這封閉的曲線之內(nèi)。E白點(diǎn)的坐標(biāo)為x=1/3、y=1/3，譜色曲線上任意一點(diǎn)與E白點(diǎn)的連線稱為等色調(diào)線。該線上所有的點(diǎn)都對(duì)應(yīng)同一色調(diào)的彩色，線上的點(diǎn)離E白點(diǎn)越近，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彩色的飽和度就越小。第35頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月譜色曲線內(nèi)任意兩點(diǎn)表示了兩種不同的彩色，這兩種彩色的全部混色都在這兩點(diǎn)的連線上。合成光的點(diǎn)離這兩點(diǎn)的距離與這兩種彩色在合成光中的強(qiáng)度成反比。在譜色曲線內(nèi)，任取三點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的彩色作基色混合而成的所有彩色都包含在以這三點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形內(nèi)。三角形外的彩色不能由此三基色混合得到。因此，彩色電視選擇的三基色應(yīng)在色度圖上有盡量大的三角形面積。第36頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.顯像三基色和亮度公式1)顯像三基色彩色電視重現(xiàn)圖像是靠彩色顯像管屏幕上三種熒光粉在電子束轟擊下發(fā)出的紅、綠、藍(lán)三種基色光混合而得到的，這三種基色稱為顯像三基色。我們希望選出的顯像三基色在色度圖上的三角形面積盡可能大些，這會(huì)使混合出來(lái)的色彩更豐富；同時(shí)還要求熒光粉的發(fā)光效率盡可能高。不同彩色電視制式所選用的顯像三基色是不同的，選用的標(biāo)準(zhǔn)白光也不一樣。NTSC制和PAL制采用的顯像三基色和標(biāo)準(zhǔn)白光的色度坐標(biāo)如附表A-1所示，它們?cè)谏葓D中的位置分別見(jiàn)附圖A-7中的虛線三角形和實(shí)線三角形。第37頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附表A-1顯像三基色和標(biāo)準(zhǔn)白光的色度坐標(biāo)第38頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)亮度公式由顯像三基色和標(biāo)準(zhǔn)白光的色度坐標(biāo)經(jīng)線性矩陣變換可導(dǎo)出NTSC制中顯像三基色Re1、Ge1、Be1和X、Y、Z之間的關(guān)系式：X=0.607Re1+0.174Ge1+0.200Be1Y=0.299Re1+0.587Ge1+0.114Be1Z=0.000Re1+0.066Ge1+1.116Be1

Y代表彩色的亮度，由顯像三基色配出的任意彩色光的亮度為Y=0.299Re1+0.587Ge1+0.114Be1(A-8)(A-9)第39頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通常簡(jiǎn)化為Y=0.3R+0.59G+0.11B式（A-10）稱為亮度公式。由附表A-1可知，在PAL制彩色電視中，選用的顯像三基色和標(biāo)準(zhǔn)白光的色度坐標(biāo)與NTSC制不一樣，因此導(dǎo)出的亮度公式的系數(shù)有所不同。但是二者差別不大，所以在PAL制中也采用式(A-10)作為亮度公式。(A-10)第40頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.2電視圖像的傳送原理A.2.1電視傳像原理

1.逐行掃描電視廣播的原理是在電視發(fā)送端用攝像器件實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，在接收端用顯像管實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換。熒光粉在電子束的沖擊下會(huì)發(fā)光，將其涂在玻璃屏上可構(gòu)成電視顯像管的熒光屏。熒光屏的發(fā)光強(qiáng)弱取決于沖擊電子的數(shù)量與速度，只要用代表圖像的電信號(hào)去控制電子束的強(qiáng)弱，再按規(guī)定的順序掃描熒光屏，便能完成由電到光的轉(zhuǎn)換，重現(xiàn)電視圖像。顯像管中的電子束掃描是通過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈實(shí)現(xiàn)的。第41頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月假定在水平偏轉(zhuǎn)線圈里通過(guò)如附圖A-8(a)所示的鋸齒形電流，當(dāng)t1～t2期間電流線性增大時(shí)，電子束在磁場(chǎng)的作用下從左向右作勻速掃描，這稱為行掃描正程。當(dāng)t2時(shí)刻正程結(jié)束時(shí)，電子束掃到屏幕的最右邊。在t2～t3期間偏轉(zhuǎn)電流快速線性減小，電子束從右向左迅速掃描，這稱為行掃描逆程。當(dāng)t3時(shí)刻逆程結(jié)束時(shí)，電子束又回掃到屏幕的最左邊。電子束在水平方向往返一次所需的時(shí)間為行掃描周期。行掃描周期TH等于行正程時(shí)間THF和行逆程時(shí)間THR之和。行掃描周期的倒數(shù)就是行掃描頻率fH。第42頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月假定在垂直偏轉(zhuǎn)線圈里通過(guò)如附圖A-8(b)所示的鋸齒形電流，電子束在磁場(chǎng)的作用下將自上而下，再自下而上掃描，形成幀掃描的正程和逆程，幀掃描的周期TZ等于幀正程時(shí)間TZF和幀逆程時(shí)間TZR之和。幀掃描周期的倒數(shù)就是幀掃描頻率fZ。幀掃描頻率fZ遠(yuǎn)低于行掃描頻率fH。如果把行偏轉(zhuǎn)電流iH和幀偏轉(zhuǎn)電流iZ同時(shí)分別輸入水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈里，則電子束同時(shí)沿水平方向和垂直方向掃描，在屏幕上顯示出如附圖A-8（c）所示的光柵。由于行掃描時(shí)間比幀掃描時(shí)間短得多，且整個(gè)屏幕高度有600多條掃描線，因此電視機(jī)的掃描線看起來(lái)是水平直線。這種電子束從圖像上端開(kāi)始，從左到右、從上到下以均勻速度依照順序一行緊跟一行地掃完全幀畫(huà)面的掃描方式，稱為逐行掃描。第43頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-8逐行掃描電流和光柵(a)行掃描電流；(b)幀掃描電流；(c)掃描光柵第44頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月逆程掃描線會(huì)降低圖像質(zhì)量，故在行、幀逆程期間可用消隱脈沖截止掃描電子束，使逆程掃描線消失。為了提高效率，正程掃描時(shí)間應(yīng)占整個(gè)掃描周期的大部分。電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了行逆程系數(shù)α和幀逆程系數(shù)β：在逐行掃描中，所有幀的光柵都應(yīng)相互重合，這就要求幀掃描周期TZ是行掃描周期TH的整數(shù)倍，也就是每幀的掃描行數(shù)Z為整數(shù)，TZ=ZTH，fH=ZfZ。第45頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.隔行掃描電視圖像為了保證有足夠的清晰度，掃描行數(shù)需在600左右；為了保證不產(chǎn)生閃爍感覺(jué)，幀掃描頻率應(yīng)在48Hz以上。這就使圖像信號(hào)的頻帶很寬，設(shè)備很復(fù)雜。隔行掃描在不增加帶寬的前提下，保證有足夠的清晰度又避免了閃爍現(xiàn)象。隔行掃描就是把一幀圖像分成兩場(chǎng)來(lái)掃：第一場(chǎng)掃描1、3、5…等奇數(shù)行；稱為奇數(shù)場(chǎng)；第二場(chǎng)掃描2、4、6…等偶數(shù)行，稱為偶數(shù)場(chǎng)。每幀圖像經(jīng)過(guò)兩場(chǎng)掃描后，所有像素全部被掃描完。偶數(shù)場(chǎng)掃描線正好嵌在奇數(shù)場(chǎng)掃描線的中間，如附圖A-9（c）所示。第46頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-9隔行掃描電流和光柵(a)行掃描電流；(b)場(chǎng)掃描電流；(c)掃描光柵第47頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.CCD攝像機(jī)的光電轉(zhuǎn)換

1)勢(shì)阱附圖A-10所示的是由P型半導(dǎo)體、二氧化硅絕緣層和金屬電極組成的MOS結(jié)構(gòu)。在電極上未加電壓之前，如附圖A-10（a）所示，P型半導(dǎo)體中的空穴均勻分布；當(dāng)柵極G上加正電壓UG時(shí)，柵極下面的空穴受到排斥，從而形成一個(gè)耗盡層，見(jiàn)附圖A-10(b)；當(dāng)UG數(shù)值高于某一臨界值Uth時(shí)，在半導(dǎo)體內(nèi)靠近絕緣層的界面處將有自由電子出現(xiàn)，形成—層很薄的反型層，反型層中電子密度很高，通常稱為溝道，如附圖A-10(c)所示。這種MOS電極結(jié)構(gòu)與MOS場(chǎng)效應(yīng)管的不同之處是沒(méi)有源極和漏極，因此即使柵極電壓脈沖式突變到高于臨界值Uth時(shí)，反型層也不能立即形成，這時(shí)，耗盡層將進(jìn)一步向半導(dǎo)體深處延伸。第48頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-10MOS結(jié)構(gòu)與勢(shì)阱(a)UG=0;(b)UG<Uth;(c)UG>Uth第49頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)電荷的轉(zhuǎn)移(耦合)附圖A-11是三個(gè)電荷包在四相時(shí)鐘Φ1～Φ4驅(qū)動(dòng)下向前轉(zhuǎn)移的示意圖。附圖A-11上部是四相時(shí)鐘Φ1～Φ4的波形，附圖A-11下部第一行是電極，所有標(biāo)志為Φ1的電極應(yīng)全部連在一起接到Φ1波形的驅(qū)動(dòng)線上，標(biāo)志為Φ2的電極應(yīng)全部連在一起接到Φ2波形的驅(qū)動(dòng)線上，所有標(biāo)志為Φ3的電極應(yīng)全部連在一起接到Φ3波形的驅(qū)動(dòng)線上，標(biāo)志為Φ4的電極應(yīng)全部連在一起接到Φ4波形的驅(qū)動(dòng)線上。第二行是t1時(shí)刻三個(gè)電荷包的位置，它們由四相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，逐步向右移動(dòng)。t2～t6各個(gè)時(shí)刻的電荷包位置如下面各行所示。CCD中的電荷就這樣在四相時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下向前轉(zhuǎn)移。第50頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-11三個(gè)電荷包在時(shí)鐘Φ1~Φ4的驅(qū)動(dòng)下向前轉(zhuǎn)移第51頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3)面陣CCD的三種基本型式(1)FT型(FrameTransfer，幀轉(zhuǎn)移型)。幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD如附圖A-12(a)所示，攝像器件分為光敏成像區(qū)和存儲(chǔ)區(qū)兩部分。場(chǎng)正程期間，在光敏成像區(qū)每個(gè)單元積累信號(hào)電荷；在場(chǎng)消隱期間由垂直CCD移位寄存器把信號(hào)電荷全部高速傳送到存儲(chǔ)區(qū)，存儲(chǔ)區(qū)的信號(hào)在每一行消穩(wěn)期間向前推進(jìn)一行；在行正程期由水平CCD移位寄存器逐像素讀出。幀轉(zhuǎn)移型CCD在幀轉(zhuǎn)移期間，全部電荷在成像區(qū)移動(dòng)，一列中的每一個(gè)像素都被這列中后面的其它像素的光線照射過(guò)，因此景物中的亮點(diǎn)就會(huì)在圖像上產(chǎn)生一條垂直亮帶，這個(gè)現(xiàn)象稱為拖尾。第52頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)IT型(InterlineTransfer，行間轉(zhuǎn)移型)。行間轉(zhuǎn)移型面陣CCD如附圖A-12(b)所示。攝像器件的光敏成像部分和存儲(chǔ)部分以垂直列相間的形式組合。場(chǎng)正程期間在成像列積累信號(hào)電荷，場(chǎng)消隱期間一次轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的存儲(chǔ)列上。存儲(chǔ)列的信號(hào)在每一行消隱期間沿垂直方向下移一個(gè)單元，在行正程期間由水平CCD移位寄存器逐像素讀出信號(hào)。行間轉(zhuǎn)移型CCD的電荷包在存儲(chǔ)列中每行時(shí)間移動(dòng)一行距離，經(jīng)過(guò)一場(chǎng)才能將全部電荷移出，雖然存儲(chǔ)列采用光屏蔽，但斜射光和多次反射光仍會(huì)形成假信號(hào)而產(chǎn)生拖尾。第53頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)FIT型(幀行間轉(zhuǎn)移型)。幀行間轉(zhuǎn)移型面陣CCD如附圖A-12(c)所示。成像區(qū)與行間轉(zhuǎn)移型CCD相似，成像區(qū)與存儲(chǔ)區(qū)的關(guān)系與幀轉(zhuǎn)移型CCD相似。電荷包從成像區(qū)向存儲(chǔ)區(qū)轉(zhuǎn)移是在場(chǎng)消隱期間進(jìn)行的，而且是在光屏蔽的存儲(chǔ)列中進(jìn)行的，拖尾基本上不存在。第54頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-12面陣CCD的三種基本型(a)幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD；(b)行間轉(zhuǎn)移型面陣CCD；(c)幀行間轉(zhuǎn)移型面陣CCD第55頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.2.2電視圖像的基本參數(shù)1.圖像寬高比圖像寬高比也稱幅型比。人眼的視覺(jué)最清楚的范圍是垂直視角為15°、水平視角為20°的一個(gè)矩形視野，因而確定電視接收機(jī)的屏幕是寬高比為4∶3的矩形。矩形屏幕的大小用對(duì)角線長(zhǎng)度表示，并習(xí)慣用英寸作單位，一般家用電視機(jī)有35cm（14英寸）、46cm（18英寸）、51cm（20英寸）、74cm（29英寸）等規(guī)格。為增強(qiáng)臨場(chǎng)感與真實(shí)感，還可加大幅型比。高清晰度電視或大屏幕高質(zhì)量電視要求水平視角加大，觀看距離約為屏高的三倍，幅型比定為16∶9。第56頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.場(chǎng)頻選擇場(chǎng)頻時(shí)主要應(yīng)考慮不能出現(xiàn)光柵閃爍現(xiàn)象。人眼的臨界閃爍頻率與屏幕亮度、圖像內(nèi)容、觀看條件以及熒光粉的余輝時(shí)間等因素有關(guān)。為不引起人眼的閃爍感覺(jué)，場(chǎng)頻應(yīng)高于48Hz。在我國(guó)的電視標(biāo)準(zhǔn)中，場(chǎng)頻選為50Hz。隨著屏幕亮度的提高，屏幕尺寸的加大，觀看距離變近，場(chǎng)頻應(yīng)相應(yīng)提高。第57頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.行數(shù)設(shè)Z為每幀掃描行數(shù)，h為屏幕高度，則兩點(diǎn)間最小距離d=h/Z，代入公式（A-2）得取標(biāo)準(zhǔn)視距L為屏幕高度h的4～6倍，并取θ為1′，則可算得應(yīng)該取的掃描行數(shù)為860～570行之間。目前世界上采用的標(biāo)準(zhǔn)掃描行數(shù)有625行和525行。我國(guó)采用625行。在20世紀(jì)50年代，電視機(jī)以30cm（12英寸）和35cm（14英寸）為主,所以行數(shù)選擇了625行。隨著目前大屏幕電視的發(fā)展，625行的標(biāo)準(zhǔn)明顯偏低。在高清晰度電視中，為了獲得臨場(chǎng)感和真實(shí)感，掃描行數(shù)已增加到1200行以上。第58頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月場(chǎng)頻確定為fV=50Hz，由于采用隔行掃描，則幀頻fZ=25Hz，也就是一幀掃描時(shí)間TZ=40ms。當(dāng)掃描行數(shù)選定為Z=625后，行掃描時(shí)間TH=TZ/Z=40ms/625=64μs，行頻fH=fZ×Z=25Hz×625=15625Hz。第59頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.2.3黑白全電視信號(hào)的組成1.圖像信號(hào)CCD傳感器的每個(gè)像素的輸出波形只在一部分時(shí)間內(nèi)是圖像信號(hào)，其余時(shí)間內(nèi)是復(fù)位電平和干擾。為了取出圖像信號(hào)并消除干擾，要采用取樣保持電路。每個(gè)像素信號(hào)被取樣后，就用一個(gè)電容把信號(hào)保持下來(lái)，直到取樣下一個(gè)像素信號(hào)。圖像信號(hào)電壓的高低反映了實(shí)際景物的亮度。圖像內(nèi)容是隨機(jī)的，相應(yīng)的電壓波形也是隨機(jī)的。如果攝取一幅從白到黑有10個(gè)灰度等級(jí)的豎條圖像，每行產(chǎn)生的圖像信號(hào)電壓波形就是從低到高十個(gè)階梯。純白對(duì)應(yīng)的電平最低，全黑對(duì)應(yīng)的電平最高。這種信號(hào)電平與圖像亮度成反比的圖像信號(hào)稱為負(fù)極性圖像信號(hào)。反之，信號(hào)電平與圖像亮度成正比的圖像信號(hào)稱為正極性圖像信號(hào)。第60頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.消隱信號(hào)和同步信號(hào)顯像管電子束在行、場(chǎng)掃描正程期間重現(xiàn)圖像信號(hào)，在行、場(chǎng)掃描逆程形成回掃線。所以攝像機(jī)在行、場(chǎng)掃描逆程發(fā)出消隱信號(hào)令電視接收機(jī)顯像管電子束截止，消除顯像管在行、場(chǎng)掃描逆程產(chǎn)生的回掃線。消隱信號(hào)分為行消隱信號(hào)和場(chǎng)消隱信號(hào)。行消隱信號(hào)的寬度為12μs，場(chǎng)消隱信號(hào)寬度為25TH+12μs。行消隱信號(hào)和場(chǎng)消隱信號(hào)合在一起稱為復(fù)合消隱信號(hào)。第61頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電視接收機(jī)顯像管要正確地重現(xiàn)攝像機(jī)攝取的圖像，接收機(jī)與攝像機(jī)的掃描必須同步，即掃描的頻率和相位要完全相同。攝像機(jī)每讀出一行圖像信號(hào)后，送出一個(gè)行同步信號(hào)，接收機(jī)利用這個(gè)行同步信號(hào)去控制本機(jī)的行掃描逆程起點(diǎn)，行同步脈沖的前沿表示上一行結(jié)束、下一行開(kāi)始。行同步信號(hào)的脈沖寬度為4.7μs，行同步脈沖前沿滯后行消隱脈沖前沿1.5μs，如附圖A-13（a）所示。第62頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-13行同步信號(hào)和復(fù)合同步信號(hào)(a)行同步信號(hào)；(b)復(fù)合同步信號(hào)第63頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.開(kāi)槽脈沖和均衡脈沖在場(chǎng)同步信號(hào)期間如果行同步信號(hào)中斷，則容易造成行不同步，為了保持行同步信號(hào)的連續(xù)性，保證場(chǎng)同步期間行掃描穩(wěn)定，在場(chǎng)同步信號(hào)內(nèi)開(kāi)了五個(gè)小凹槽，形成五個(gè)齒脈沖，利用凹槽的后沿作為行同步信號(hào)的前沿。凹槽叫做開(kāi)槽脈沖，其寬度為4.7μs，其間隔等于TH／2；齒脈沖寬度為27.3μs，如附圖A-14所示。第64頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-14黑白全電視信號(hào)(a)奇數(shù)場(chǎng)信號(hào)；(b)偶數(shù)場(chǎng)信號(hào)第65頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.全電視信號(hào)

黑白全電視信號(hào)由圖像信號(hào)、消隱信號(hào)和同步信號(hào)疊加而成，如附圖A-14所示。同步脈沖疊加在消隱脈沖之上，消隱脈沖的作用是關(guān)閉電子束，消除回掃線。消隱電平相當(dāng)于圖像信號(hào)的黑色電平，同步脈沖電平比消隱電平還高，不會(huì)在接收機(jī)屏幕上顯示出來(lái)。因?yàn)橥矫}沖電平高，所以可以把同步脈沖切割出來(lái)，去控制掃描振蕩器。同步脈沖的前沿是掃描逆程開(kāi)始的時(shí)間，消隱脈沖的前沿比同步脈沖提前一點(diǎn)可以確保逆程被完全消隱掉。全電視信號(hào)的幅度比例按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是以同步信號(hào)電平為100%，黑電平與消隱電平為75%，白電平為10%～12.5%。圖像信號(hào)介于白電平和黑電平之間，統(tǒng)稱為灰色電平。第66頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.3彩色電視信號(hào)的傳輸A.3.1彩色電視信號(hào)的兼容問(wèn)題

1.信號(hào)選取要做到兼容，必須對(duì)由CCD光電傳感器輸出的R、G、B三個(gè)基色信號(hào)進(jìn)行處理。首先用一個(gè)編碼矩陣電路根據(jù)Y=0.30R+0.59G+0.11B的亮度公式編出一個(gè)亮度信號(hào)和R-Y、B-Y兩個(gè)色差信號(hào)：R-Y=R-(0.30R+0.59G+0.11B)=0.70R-0.59G-0.11BB-Y=B-(0.30R+0.59G+0.11B)=-0.30R-0.59G+0.89B（A-11）（A-12）第67頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用色差信號(hào)傳送色度信號(hào)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)可減少色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾。當(dāng)傳送黑白圖像時(shí)，R=G=B，兩個(gè)色差信號(hào)R-Y和B-Y均為零，不會(huì)對(duì)亮度信號(hào)產(chǎn)生干擾。(2)能夠?qū)崿F(xiàn)亮度恒定原理。即重現(xiàn)圖像的亮度只由傳送亮度信息的亮度信號(hào)決定。(3)可節(jié)省色度信號(hào)的發(fā)射能量。在彩色圖像中，大部分像素接近于白色或灰色，它們的色差信號(hào)為零，小部分彩色像素才有色差信號(hào)，因此，發(fā)射色差信號(hào)比發(fā)射R、G、B信號(hào)需要的發(fā)射能量小。第68頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.頻帶壓縮人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力差，在傳送彩色圖像時(shí)只要傳送一幅粗線條大面積的彩色圖像配上亮度細(xì)節(jié)就可以了，沒(méi)有必要傳送彩色細(xì)節(jié)，這稱為大面積著色原理。我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，亮度信號(hào)帶寬為0～6MHz，色度信號(hào)帶寬為0～1.3MHz。第69頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.頻譜交錯(cuò)彩色電視采用和黑白電視相同的帶寬，用三基色信號(hào)形成亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)后，都放在0～6MHz的頻帶內(nèi)用一個(gè)通道傳送。在0～6MHz頻帶內(nèi)先選擇一個(gè)頻率，稱為彩色副載波，用兩個(gè)色差信號(hào)對(duì)彩色副載波進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)稱為色度信號(hào)。將得到的色度信號(hào)與亮度信號(hào)、同步信號(hào)疊加為彩色全電視信號(hào)，再去調(diào)制圖像載波，稱為二次調(diào)制。二次調(diào)制后的射頻信號(hào)經(jīng)功率放大后發(fā)射出去。第70頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于相鄰行圖像信號(hào)的相關(guān)性很強(qiáng)和采用周期性掃描，因此黑白電視信號(hào)(亮度信號(hào))的頻譜結(jié)構(gòu)是線狀離散譜。亮度信號(hào)雖然占據(jù)了0～6MHz的頻帶寬度，但并未占滿整個(gè)6MHz的帶寬。亮度信號(hào)的能量只集中在行頻fH及其諧波nfH附近很窄的范圍內(nèi)，且隨諧波次數(shù)的升高，能量逐漸下降。在(n-1/2)fH附近沒(méi)有亮度信號(hào)能量，留有較大的空隙，如附圖A-15（a）所示。附圖A-15（b）是將nfH附近的一簇譜線放大，可以看出在行頻主譜線兩側(cè)有以幀頻、場(chǎng)頻為間隔的副譜線。當(dāng)圖像活動(dòng)加快時(shí)，各副譜線之間的空隙被填滿，但在(n-1/2)fH附近仍有較大的空隙，可以將色度信號(hào)的頻譜插在亮度信號(hào)的頻譜空隙中間，再用一個(gè)6MHz帶寬的通道同時(shí)傳送亮度信號(hào)和色度信號(hào)，這種方法稱為頻譜交錯(cuò)或頻譜間置。第71頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-15亮度信號(hào)頻譜圖(a)以行頻為間隔的譜線群；(b)每一譜線群結(jié)構(gòu)第72頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月色差信號(hào)有與亮度信號(hào)相同的頻譜結(jié)構(gòu)，壓縮后占據(jù)較窄的頻帶，如附圖A-16（a）所示，它也是以行頻為間隔的譜線群結(jié)構(gòu)。副載波經(jīng)平衡調(diào)幅形成色度信號(hào)后發(fā)生了頻譜遷移，各譜線群出現(xiàn)在fSC±nfH處，如附圖A-16（b）所示。只要選用副載頻為半行頻的奇數(shù)倍，即fSC=(n-1/2)fH，就能將色度信號(hào)正好插在亮度信號(hào)頻譜的空隙間，如附圖A-16（c）所示。第73頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-16頻譜交錯(cuò)(a)色差信號(hào)頻譜；(b)色度信號(hào)頻譜；(c)頻譜交錯(cuò)第74頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.3.2NTSC制

1.正交平衡調(diào)幅平衡調(diào)幅又稱為抑制載波調(diào)幅。抑制載波調(diào)幅可以抑制色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾并節(jié)省發(fā)射功率。設(shè)用色差信號(hào)vR-Y=(R-Y)cosΩt對(duì)載波vSC=VSCcosωSCt進(jìn)行調(diào)幅，則調(diào)幅后信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為（A-13）式中，m=(R-Y)／VSC。第75頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月式(A-13)表明調(diào)幅波包含了三個(gè)頻率：載波頻率ωSC和兩個(gè)邊頻頻率ωSC±Ω。因?yàn)檩d頻ωSC上不帶任何信息，所以可以把載頻抑制掉以節(jié)省發(fā)射功率。載頻抑制后成為平衡調(diào)幅波，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為(A-14)式(A-14)表明用一個(gè)乘法器將色差信號(hào)與載波相乘就可以得到平衡調(diào)幅波，如附圖A-17所示。第76頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-17平衡調(diào)幅波(a)色差信號(hào)(調(diào)制信號(hào))；(b)副載波信號(hào)；(c)平衡調(diào)幅波第77頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平衡調(diào)幅波有如下特點(diǎn)：(1)平衡調(diào)幅波不含載波分量。(2)平衡調(diào)幅波的極性由調(diào)制信號(hào)和載波的極性共同決定，如兩者之一反相，則平衡調(diào)幅波的極性反相；當(dāng)色差信號(hào)(調(diào)制信號(hào))通過(guò)0值點(diǎn)時(shí)，平衡調(diào)幅波極性反相180°。(3)平衡調(diào)幅波的振幅只與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，與載波振幅無(wú)關(guān)。當(dāng)傳送圖像的色差信號(hào)為零時(shí)，平衡調(diào)幅波的值也為零，可節(jié)省發(fā)射功率，減少了色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾。(4)平衡調(diào)幅波的包絡(luò)不是調(diào)制信號(hào)波形，不能用包絡(luò)檢波方法解調(diào)，采用同步檢波器在原載波的正峰點(diǎn)上對(duì)平衡調(diào)幅波取樣，才能得到調(diào)制信號(hào)。第78頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-18正交平衡調(diào)幅器方框圖(a)正交平衡調(diào)幅器；(b)色度信號(hào)矢量圖第79頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)副載波的幅值為1，色差信號(hào)B-Y與副載波sinωSCt在平衡調(diào)幅器中相乘后得到平衡調(diào)幅信號(hào)（B-Y）sinωSCt。副載波sinωSCt經(jīng)90°移相器后，變成cossinωSCt，與色差信號(hào)R-Y在平衡調(diào)幅器相乘后得到平衡調(diào)幅信號(hào)（R-Y）cosωSCt，然后在線性相加器中相加，就得到色度信號(hào)F：(A-15)式中：(A-16)(A-17)第80頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月色度信號(hào)的振幅和相角之中包含彩色圖像的全部色度信息,振幅Fm取決于色差信號(hào)的幅值，決定了所傳送彩色的飽和度；而相角φ取決于色差信號(hào)的相對(duì)比值，決定了彩色的色調(diào)。也就是說(shuō)，色度信號(hào)是一個(gè)既調(diào)幅又調(diào)相的波形，其幅值傳送了圖像的色飽和度，其相位傳送了圖像的色調(diào)。附圖A-18(b)畫(huà)出了色度信號(hào)的矢量圖，圖中對(duì)角線的長(zhǎng)度代表色度信號(hào)的幅值，而φ是F的相角。將色度信號(hào)F和亮度信號(hào)Y以及同步、消隱等信號(hào)混合，就得到彩色全電視信號(hào)。第81頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.彩條信號(hào)及色度信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)是一種彩色電視中常用的測(cè)試信號(hào)，由彩色電視信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，用來(lái)對(duì)彩色電視系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試與調(diào)整。標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)由三種基色及其補(bǔ)色加上黑與白共八種顏色的等寬豎條組成，自左至右按亮度遞減的順序排列，依次為白、黃、青、綠、紫、紅、藍(lán)、黑。標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)常用4個(gè)數(shù)碼命名，第1個(gè)和第2個(gè)數(shù)字分別表示組成白條和黑條的基色信號(hào)的最大值和最小值，第3個(gè)和第4個(gè)數(shù)字分別表示各彩色條的相應(yīng)基色信號(hào)的最大值和最小值，如100-0-1000。附圖A-19（a）是標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)的基色信號(hào)和色差信號(hào)波形圖。第82頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-19標(biāo)準(zhǔn)彩色信號(hào)波形(a)色差信號(hào)(調(diào)制信號(hào))；(b)壓縮后的色度信號(hào)第83頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.色度信號(hào)幅度壓縮因?yàn)?00-0-100-0標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)的電平范圍大大超過(guò)了黑白電視所規(guī)定的范圍，所以要將兩個(gè)色差信號(hào)分別乘上一個(gè)系數(shù)進(jìn)行壓縮后再傳送。壓縮后的色差信號(hào)R-Y用V表示，B-Y用U表示：V=0.877（R-Y）U=0.493（B-Y）(A-18)(A-19)用U、V信號(hào)去調(diào)制副載波，這樣，彩色電視色度信號(hào)的表示式為(A-20)(A-21)第84頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附表A-2壓縮后的100-0-100-0彩條信號(hào)值第85頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-20彩條色度矢量圖第86頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.副載波的半行頻間置亮度信號(hào)和色度信號(hào)在同一個(gè)頻帶內(nèi)傳送容易產(chǎn)生相互串?dāng)_。精確選擇副載波頻率可以減少相互串?dāng)_現(xiàn)象。如A.3.1節(jié)所述，亮度信號(hào)在(n-1/2)fH附近有較大的空隙，因此NTSC制副載波頻率選擇為半行頻的倍數(shù)，通常稱為半行頻間置。選擇副載波頻率時(shí)還應(yīng)考慮如下原則：(1)副載波頻率應(yīng)盡量選擇在視頻頻帶的高端，因?yàn)榱炼刃盘?hào)的高頻能量少，相對(duì)空隙多。(2)色度信號(hào)的頻帶寬度為fSC±1.3MHz，它的上邊帶不應(yīng)超過(guò)視頻信號(hào)的6MHz帶寬范圍。第87頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于625行、50場(chǎng)／s的NTSC制,fH=15625Hz,副載波頻率選擇為(A-22)對(duì)于525行、60場(chǎng)／s的NTSC制,fH=15734.264Hz,副載波頻率選擇為NTSC制采用半行頻間置，色度信號(hào)的頻譜正好插在亮度信號(hào)頻譜的中間，如附圖A-21所示，可將色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾降到很小。第88頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-21NTSC制的半行頻間置第89頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

5.色同步信號(hào)因?yàn)樯刃盘?hào)采用了抑制副載波的平衡調(diào)幅，所以接收機(jī)解調(diào)色度信號(hào)時(shí)要用同步檢波器恢復(fù)被抑制掉的副載波。為了保證恢復(fù)的副載波與發(fā)送端被抑制掉的副載波同頻、同相位，需由發(fā)射臺(tái)發(fā)送色同步信號(hào)作為接收機(jī)恢復(fù)副載波的頻率和相位基準(zhǔn)。色同步信號(hào)是9個(gè)周期左右的、振幅和相位都恒定不變的副載頻群，放在行消隱后肩上，如附圖A-22所示，距行同步前沿5.6μs，幅度為0.30V±9mV，寬度為2.25μs±230ns，由9±1個(gè)副載波頻率的正弦波組成，其相位與U軸反相。第90頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-22NTSC制色同步信號(hào)及其矢量(a)色同步信號(hào)；(b)矢量第91頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.I、Q信號(hào)美國(guó)、日本等國(guó)家采用每幀掃描為525行，視頻帶寬為4.2MHz的制式，亮度、色度信號(hào)的頻帶重疊過(guò)寬，相互干擾將很?chē)?yán)重。因此要進(jìn)一步壓縮色度信號(hào)的頻帶。對(duì)人眼視覺(jué)特性的研究表明，人眼分辨紅、黃之間顏色變化的能力最強(qiáng)，而分辨藍(lán)、紫之間顏色變化的能力最弱。實(shí)踐證明，I軸(與V軸夾角33°)是人眼最敏感的色軸，可用0～1.3MHz較寬的頻帶傳送；與I軸正交的Q軸(與U軸夾角33°)是人眼最不敏感的色軸，可用0～0.5MHz較窄的頻帶傳送。定量地說(shuō)，Q、I正交軸與U、V正交軸有33°夾角的關(guān)系，如附圖A-23所示。這樣，任意一個(gè)色度信號(hào)可用U、V表示，也可用Q、I表示。通過(guò)幾何關(guān)系可導(dǎo)出二者的關(guān)系表達(dá)式為第92頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(A-24)附圖A-23Q、I軸和U、V軸的關(guān)系第93頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月利用亮度公式和式（A-18）、式（A-19）和式(A-24)可求出Q、I與R、G、B的關(guān)系，由此可寫(xiě)出線性方程組：(A-25)由U和V的不同線性組合可以構(gòu)成各種不同的色差信號(hào)組，Q、I只是其中具有特殊性質(zhì)的一組而已，通過(guò)對(duì)人眼視覺(jué)特性的研究可知，Q信號(hào)的帶寬用0.5MHz、I信號(hào)帶寬用1.5MHz來(lái)傳送，就可滿足人眼視覺(jué)特性的要求了。而且I信號(hào)還可以用不對(duì)稱邊帶方式來(lái)傳送，如附圖A-24所示。這樣既壓縮了色度信號(hào)的帶寬，又不會(huì)造成串色，因?yàn)檫厧Р粚?duì)稱部分只有一個(gè)分量。第94頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-24525行NTSC制的頻帶分配第95頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NTSC制色度信號(hào)的組成方式最簡(jiǎn)單，解碼電路也最簡(jiǎn)單，容易集成化，容易降低成本，便于接收機(jī)生產(chǎn)。NTSC制的亮度信號(hào)與色度信號(hào)頻譜以最大間距錯(cuò)開(kāi)，兼容性能好，亮度串色少，容易實(shí)現(xiàn)亮度信號(hào)和色度信號(hào)的分離，為制造高質(zhì)量的接收機(jī)和電視信號(hào)數(shù)字化提供方便。NTSC制有對(duì)相位失真比較敏感的缺點(diǎn)，容易產(chǎn)生色調(diào)畸變。第96頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.3.3PAL制1.逐行倒相PAL制又稱逐行倒相制。所謂逐行倒相，是指將色度信號(hào)中FV分量進(jìn)行逐行倒相。PAL制色度信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為(A-26)(A-27)式(A-26)中的±號(hào)表示：第n行(因?yàn)檫@一行與NTSC制一樣，又稱NTSC行)取正號(hào)，通常用矢量Fn表示；第n+1行(又稱PAL行)取負(fù)號(hào)，通常用矢量Fn+1表示。第97頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月假設(shè)第n行和第n+1行彩色相同，如彩條信號(hào)，因?yàn)镕n和Fn+1的FU分量是同相的，僅FV分量倒了相，所以Fn+1應(yīng)是Fn以U軸為基準(zhǔn)的一個(gè)鏡像。附圖A-25(a)以紫色為例畫(huà)出了這種情況。附圖A-25(b)則是整個(gè)彩條矢量圖逐行倒相的情況，其中實(shí)線表示NTSC行，虛線表示PAL行。第98頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-25PAL制色度矢量(a)紫色信號(hào)；(b)彩條信號(hào)第99頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.相位失真的互補(bǔ)PAL制中將色度信號(hào)的FV分量逐行倒相，可以使相鄰兩行的相位失真互補(bǔ)，減少色調(diào)畸變。假設(shè)第n行和第n+1行彩色相同，如彩條信號(hào)，某位置是紫色，其矢量為F，如附圖A-26所示，設(shè)第n行(NTSC行)傳送的是Fn矢量，它在第一象限，相角φ=61°；第n+1行(PAL行)由于FV分量倒了相，因此所傳送的Fn+1矢量便到了第四象限，相角φ=-61°；再下一行傳送的色度矢量又回到第一象限Fn的位置，就這樣色度矢量在第一、四象限來(lái)回變動(dòng)。第100頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-26相鄰兩行相位失真互補(bǔ)第101頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3.副載波頻率的選擇色度信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)由于FV分量逐行倒相而發(fā)生了變化。色度信號(hào)的FU分量沒(méi)有倒相，它的譜線群以行頻fH為間距，對(duì)稱地排列在副載波fSC兩旁，如附圖A-27實(shí)線所示。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，用主譜線代表譜線群。FU分量的主譜線位置在fSC±nfH處，其中n是不為零的整數(shù)。FV分量如果不逐行倒相，主譜線也應(yīng)占有這些位置，逐行倒相后，主譜線位置發(fā)生了變化。第102頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-27PAL色度信號(hào)頻譜第103頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月逐行倒相是用半行頻方波對(duì)FV分量進(jìn)行平衡調(diào)幅的，平衡調(diào)幅器叫做PAL開(kāi)關(guān)。半行頻方波是開(kāi)關(guān)信號(hào)，因?yàn)榘胄蓄l方波電壓的極性一行為正，一行為負(fù)，而平衡調(diào)幅又是一個(gè)相乘器，所以調(diào)幅結(jié)果使相鄰兩行的相位逐行倒轉(zhuǎn)而不改變?cè)瓉?lái)的波形，這就達(dá)到了逐行倒相的目的。半行頻方波是以原點(diǎn)對(duì)稱的，它的頻譜是由半行頻的奇數(shù)倍頻率組成的，即fH/2、3fH/2、5fH/2、…、(2n-1)fH/2。半行頻方波對(duì)FV平衡調(diào)幅后，F(xiàn)V主譜線分布在fSC±(2n-1)fH/2處。所以FV的主譜線剛好與FU的主譜線錯(cuò)開(kāi)了半行頻，如附圖A-27中虛線所示。第104頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月因?yàn)橹髯V線U和V相互錯(cuò)開(kāi)fH／2，所以為了減小干擾，在實(shí)行頻譜交錯(cuò)時(shí)，亮度信號(hào)的譜線最好是插在U、V譜線的正中間，即副載頻應(yīng)采用四分之一行頻間置，即(A-28)為了使所選擇的PAL制副載波頻率容易變換成NTSC制，取n=284，這樣有fSC=283.75fHTH=283.75TSC

(A-29)(A-30)第105頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此時(shí)，已調(diào)副載波FU、FV的頻譜線都要向高端移動(dòng)fH／4，即FU譜線比亮度信號(hào)低fH／4，而FV的譜線比亮度信號(hào)譜線高fH／4，使得亮度信號(hào)、FU、FV的譜線都相互錯(cuò)開(kāi)了，如附圖A-28所示。為了消除副載波光點(diǎn)干擾，將副載波頻率在式(A-29)的基礎(chǔ)上再加一個(gè)幀頻(25Hz)，叫做25Hz偏置。所以PAL制最后精確選定的副載波頻率為fSC=283.75fH+25Hz＝4.43361875MHz第106頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-28四分之一行頻間置后的信號(hào)頻譜第107頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.色同步信號(hào)PAL制的色同步信號(hào)有兩個(gè)功能：一是給接收機(jī)恢復(fù)副載波提供一個(gè)基準(zhǔn)頻率和相位；二是給接收機(jī)提供一個(gè)極性切換信息，識(shí)別哪一行是+FV(NTSC行)，哪一行是-FV(PAL行)。PAL制色同步信號(hào)和NTSC制色同步信號(hào)的波形相同，它們插入到視頻信號(hào)中的位置也相同。它們之間的最大區(qū)別在于：PAL制色同步信號(hào)中副載波是逐行倒相的，即NTSC行為+135°，PAL行為-135°（225°）；而NTSC制色同步信號(hào)中副載波相位為-180°。第108頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

5.PAL編碼器PAL編碼器在攝像機(jī)中將三個(gè)基色信號(hào)編碼成彩色全電視信號(hào)。附圖A-29是PAL編碼器的方框圖，它所需的副載波信號(hào)fSC、P脈沖、K脈沖、復(fù)合同步和復(fù)合消隱信號(hào)由同步芯片提供，常用同步芯片有HD44007和SAA1101等。第109頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-29PAL編碼器方框圖第110頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光電傳感器送來(lái)的三基色信號(hào)R、G、B，通過(guò)矩陣電路產(chǎn)生亮度信號(hào)Y和壓縮了的色差信號(hào)U和V。為了壓縮色差信號(hào)帶寬，讓U、V信號(hào)通過(guò)低通濾波器，濾除1.3MHz以上的高頻信號(hào)，然后分別混入不同極性的K脈沖（脈沖前沿滯后于行同步前沿5.6±0.1μs，脈沖的寬度為2.26±0.23μs），以便在彩色全電視信號(hào)中產(chǎn)生色同步信號(hào)。帶有K脈沖的帶寬為1.3MHz的U、V信號(hào)送入U(xiǎn)和V平衡調(diào)幅器，對(duì)零相位的副載波和±90°的副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅，輸出的FU和±FV分量在線性相加器疊加得到有色同步信號(hào)的色度信號(hào)F。第111頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了減少色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾，將Y信號(hào)通過(guò)一個(gè)中心頻率為fSC、帶寬為400kHz的-6dB陷波器。然后，在亮度信號(hào)中混入復(fù)合同步和復(fù)合消隱信號(hào)。亮度通道的帶寬為6MHz，色度通道的帶寬為1.3MHz，由于通道延遲時(shí)間與帶寬成反比，亮度信號(hào)延遲小于色差信號(hào)延遲，色度信號(hào)落后于亮度信號(hào)0.6μs，造成彩色鑲邊，因此將亮度信號(hào)延時(shí)0.6μs使亮度信號(hào)和色度信號(hào)在時(shí)間上一致。色度信號(hào)F與亮度信號(hào)Y在線性相加器疊加輸出彩色全電視信號(hào)。第112頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.PAL解碼器附圖A-30PAL解碼器的方框圖第113頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)亮度信號(hào)和色度信號(hào)的分離。中、小屏幕彩色電視機(jī)用頻帶分離法把彩色全電視信號(hào)分離為亮度信號(hào)和色度信號(hào)。彩色全電視信號(hào)經(jīng)4.43MHz陷波器濾去色度信號(hào)，得到亮度信號(hào)；彩色全電視信號(hào)用一個(gè)中心頻率為4.43MHz、帶寬為2.6MHz的帶通濾波器選出色度信號(hào)。頻帶分離法簡(jiǎn)單、成本低，但亮度和色度信號(hào)分離不干凈，圖像質(zhì)量受影響。大屏幕彩色電視機(jī)改用頻譜分離法，用梳狀濾波器實(shí)現(xiàn)亮、色分離。第114頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)色同步信號(hào)和色度信號(hào)的分離。可以用時(shí)間分離法分開(kāi)色同步信號(hào)和色度信號(hào)。將行同步脈沖前沿延遲5.6μs后產(chǎn)生寬度為2.26μs的門(mén)控脈沖，在時(shí)間上正好對(duì)齊色同步信號(hào)；用兩個(gè)門(mén)電路在門(mén)控脈沖控制下交替導(dǎo)通來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間分離。門(mén)控脈沖無(wú)效時(shí)，色同步消隱門(mén)導(dǎo)通，得到色度信號(hào)；門(mén)控脈沖有效時(shí)，色同步消隱門(mén)關(guān)斷，阻止色同步信號(hào)串入色度信號(hào)，色同步選通門(mén)導(dǎo)通，選出色同步信號(hào)。第115頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)色度信號(hào)的兩個(gè)分量FU、FV的分離。色度信號(hào)的兩個(gè)分量FU、FV是用頻譜分離法分離的。由于FV是逐行倒相的，因而主譜線和FU的主譜線正好錯(cuò)開(kāi)半個(gè)行頻，可以用梳狀濾波器進(jìn)行頻率分離。梳狀濾波器由一行延遲線、加法器和減法器組成，如附圖A-30所示。當(dāng)色度信號(hào)加到梳狀濾波器的輸入端后，信號(hào)分成兩路：一路直接送到加法器和減法器，稱為直通信號(hào)；另一路通過(guò)延時(shí)線延遲63.943μs后送到加法器和減法器，稱為延時(shí)信號(hào)，延時(shí)信號(hào)比直通信號(hào)延遲283.5個(gè)副載波周期，相位滯后180°。當(dāng)直通信號(hào)為NTSC行時(shí)，是FU+FV，延時(shí)信號(hào)為PAL行，是-（FU-FV），負(fù)號(hào)是因相位滯后180°而加的，加法器輸出為2FV，減法器輸出為2FU。當(dāng)直通信號(hào)為PAL行時(shí)，是FU-FV，延時(shí)信號(hào)為NTSC行，是-（FU+FV），加法器輸出為-2FV，減法器輸出為2FU。所以色度信號(hào)一行一行地送到梳狀濾波器的輸入端，從加法器輸出逐行倒相的FV分量，從減法器輸出FU分量。第116頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)同步檢波將FU、FV分量解調(diào)為U、V信號(hào)。由于發(fā)送端已將副載波抑制，因而接收機(jī)中要利用色同步信號(hào)恢復(fù)副載波。同步檢波通常用模擬乘法器和低通濾波器實(shí)現(xiàn)。將FU和sinωSCt送入模擬乘法器，輸出信號(hào)為高頻成分：FUsinωSCt=UsinωSCt×sinωSCt=U（1-cos2ωSCt）經(jīng)低通濾波器濾除高頻成分cos2ωSCt后得到U信號(hào)。將±FV和±cosωSCt送入模擬乘法器，輸出信號(hào)為±FV×(±cosωSCt)=±VcosωSCt×(±cosωSCt) =V（1+cos2ωSCt）經(jīng)低通濾波器濾除高頻成分cos2ωSCt后得到V信號(hào)。第117頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(5)解碼矩陣將Y、U、V信號(hào)還原為三基色信號(hào)。解碼矩陣首先將U和V信號(hào)去壓縮，恢復(fù)為原色差信號(hào)R-Y和B-Y，然后將R-Y和B-Y組合得到G-Y，最后將三個(gè)色差信號(hào)R-Y、B-Y、G-Y和亮度信號(hào)Y還原為三基色信號(hào)R、G、B。PAL制的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)相位失真不敏感；PAL制的主要缺點(diǎn)是梳狀濾波器中的相延時(shí)誤差極易引起大面積行蠕動(dòng)現(xiàn)象，PAL制設(shè)備比NTSC制復(fù)雜，彩色清晰度比NTSC制低。第118頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.3.4SECAM制SECAM制是法國(guó)工程師亨利·弗朗斯于1956年提出的，也是為了克服NTSC制的相位敏感性而研制的。SECAM制根據(jù)時(shí)分原則，采用逐行順序傳送兩個(gè)色差信號(hào)的辦法，在傳輸通道中無(wú)論什么時(shí)間只傳送一個(gè)色差信號(hào)，徹底地解決了兩個(gè)色度分量相互串?dāng)_的問(wèn)題。SECAM制的亮度信號(hào)每行都傳送，兩個(gè)色差信號(hào)逐行順序傳送，每一行是亮度信號(hào)與一個(gè)色差信號(hào)同時(shí)傳送，是一種同時(shí)-順序制。第119頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在SECAM制中，色度信號(hào)的傳送采用調(diào)頻方式，兩個(gè)色差信號(hào)分別對(duì)兩個(gè)不同頻率的副載波進(jìn)行頻率調(diào)制，傳輸中引入的微分相位失真的影響較小。在接收機(jī)中，調(diào)頻信號(hào)在鑒頻前先進(jìn)行限幅，所以幅度失真的影響也很小。由于對(duì)色差信號(hào)可以直接進(jìn)行鑒頻，不像PAL制需要恢復(fù)色副載波，因此SECAM制的色同步信號(hào)是一個(gè)行順序識(shí)別信號(hào)，在場(chǎng)消隱期間后均衡脈沖之后9行內(nèi)傳送。第120頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SECAM制編碼對(duì)色度信號(hào)有兩次預(yù)加重處理：第一次對(duì)視頻色差信號(hào)進(jìn)行視頻預(yù)加重，第二次對(duì)已調(diào)制的副載波進(jìn)行高頻預(yù)加重。視頻預(yù)加重使幅度較小的高頻分量得到較多的提升，能提高高頻分量的信噪比。高頻預(yù)加重使傳送多數(shù)淺色圖像時(shí)副載波幅度較小，從而降低干擾光點(diǎn)的可見(jiàn)度；傳送特別亮的彩色時(shí)使色度信號(hào)幅度大，從而有較好的抗亮度串?dāng)_性能。在接收機(jī)中則進(jìn)行兩次去加重。第121頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在接收端需要將Y、R-Y、B-Y三個(gè)信號(hào)同時(shí)加到解碼矩陣,解出R、G、B三個(gè)基色信號(hào)。SECAM制采取存儲(chǔ)復(fù)用的辦法，將上一行的色差信號(hào)用延時(shí)線存儲(chǔ)一行時(shí)間，與這一行的亮度信號(hào)和色差信號(hào)一起進(jìn)行解碼；而這一行的色差信號(hào)也被存儲(chǔ)一行時(shí)間，與下一行的亮度信號(hào)和色差信號(hào)一起進(jìn)行解碼。每一行的色差信號(hào)通過(guò)存儲(chǔ)均被使用了兩次，所以稱為存儲(chǔ)復(fù)用。按照色度信號(hào)處理的特點(diǎn)，SECAM制又被稱為順序傳送與存儲(chǔ)復(fù)用調(diào)頻制。SECAM制接收機(jī)比NTSC制的復(fù)雜，比PAL制的簡(jiǎn)單；兼容性比NTSC制和PAL制的都差(因?yàn)樯钚盘?hào)為零時(shí)仍有副載波，對(duì)亮度信號(hào)產(chǎn)生干擾)；在正確傳送彩色信號(hào)方面，SECAM制比NTSC制和PAL制都好。第122頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.4模擬電視廣播A.4.1地面廣播附圖A-31地面廣播示意圖第123頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1.射頻電視信號(hào)圖像信號(hào)和伴音信號(hào)頻率比較低，不能直接向遠(yuǎn)距離傳送，必須將它們分別調(diào)制在頻率較高的載頻上，然后通過(guò)天線發(fā)射出去。圖像信號(hào)采用調(diào)幅方式，伴音信號(hào)采用調(diào)頻方式，調(diào)制后的圖像信號(hào)和伴音信號(hào)統(tǒng)稱為射頻電視信號(hào)。1)負(fù)極性調(diào)制用負(fù)極性的圖像信號(hào)對(duì)載頻進(jìn)行調(diào)制，稱為負(fù)極性調(diào)制；用正極性圖像信號(hào)對(duì)載頻的進(jìn)行調(diào)制，稱為正極性調(diào)制。電視信號(hào)的調(diào)制極性如附圖A-32所示。第124頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-32電視信號(hào)的調(diào)制極性(a)負(fù)極性圖像信號(hào)；(b)正極性圖像信號(hào)；(c)負(fù)極性調(diào)幅信號(hào)；(d)正極性調(diào)幅信號(hào)第125頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2)殘留邊帶發(fā)射圖像信號(hào)的最高頻率為6MHz，調(diào)幅波頻譜寬度為12MHz，如附圖A-33所示。頻帶越寬，電視設(shè)備越復(fù)雜，在固定頻段內(nèi)的電視頻道數(shù)目越少，所以必需壓縮頻帶寬度。由于載頻不含信息，因此，上、下邊帶攜帶的信息相等，可以考慮單邊帶發(fā)送，但為了便于圖像傳輸，地面廣播采用殘留邊帶發(fā)送方式，即對(duì)0～0.75MHz圖像信號(hào)采用雙邊帶發(fā)送，對(duì)0.75～6MHz圖像信號(hào)采用單邊帶發(fā)送。第126頁(yè)，課件共173頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附圖A-33調(diào)幅波頻譜第127頁(yè)