第2章+++彩色電視制式與.ppt

1 第2章彩色電視制式與彩色電視信號(hào) 2 1兼容制傳送方式2 2亮度信號(hào)與色差信號(hào)2 3色度信號(hào)與色同步信號(hào)2 4NTSC制色差信號(hào)及編 解碼過(guò)程2 5PAL制及其編 解碼過(guò)程2 6SECAM制及其編 解碼過(guò)程 2 彩色電視制式 對(duì)彩色電視信號(hào)的加工處理和傳輸?shù)奶囟ǚ绞?彩色電視實(shí)際上不是把三基色信號(hào)通過(guò)三個(gè)通道傳送到接收端 去控制R G B三個(gè)電子束 而是采用與黑白電視兼容技術(shù) 通過(guò)在發(fā)送端對(duì)彩色信號(hào)編碼 產(chǎn)生一個(gè)亮度信號(hào)和一個(gè)色差信號(hào) 在接端在通過(guò)解碼網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)出三基色信號(hào) 目前基本有三種兼容制式 即 NTSC NationalTelevisionSyetemsCommittee 是正交平衡調(diào)幅制 1954年開(kāi)始使用 如美國(guó) 日本 加拿大 等 PAL PhaseAlternationLine 逐行倒相正交平衡調(diào)幅 1966年由德國(guó)開(kāi)始 如 中國(guó) 德國(guó) 英國(guó) 瑞士等大多數(shù)國(guó)家 SECAM S quentialCouleur rM moire 順序傳送彩色與存儲(chǔ)制式 1967正式使用 法國(guó) 俄國(guó) 等30多個(gè)國(guó)家 3 2 1兼容制傳送方式 2 1 1兼容的必備條件要實(shí)現(xiàn)彩色與黑白電視兼容 彩色電視應(yīng)滿足以下基本條件 1 所傳送的電視信號(hào)中應(yīng)有亮度信號(hào)和色度信號(hào)兩部分 2 彩色電視信號(hào)通道的頻率特性應(yīng)與黑白電視通道頻率特性基本一致 而且應(yīng)該有相同的頻帶寬度 圖像載頻和伴音載頻 3 彩色電視與黑白電視應(yīng)有相同的掃描方式及掃描頻率 相同的輔助信號(hào)及參數(shù) 4 應(yīng)盡可能地減小黑白電視機(jī)收看彩色節(jié)目時(shí)的彩色干擾 以及彩色電視中色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾 4 2 1 2大面積著色原理人的眼睛對(duì)彩色的細(xì)節(jié)部分分辨是有限的 而對(duì)黑白分辨比較高 因此 在重現(xiàn)彩色圖象時(shí) 只在比較大的面積上著色即可 而細(xì)節(jié)部分可用亮度信號(hào)來(lái)代替 即采用 混合高頻原理 電視圖像的水平清晰度是和信號(hào)的頻帶寬度成正比的 水平清晰度每增加80線 相當(dāng)于視頻帶寬增加1MHz 因而可用6MHz帶寬傳送亮度信號(hào) 而用窄帶傳送色度信號(hào) 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是 色度信號(hào)的帶寬為1 3MHz 亮度信號(hào)帶寬為6MHz 5 2 1 3頻譜交錯(cuò)原理由于亮度信號(hào)的頻譜是梳狀結(jié)構(gòu) 主要能量集中在行頻及其諧波的兩側(cè) 且每譜線群所占帶寬很窄 約為2KHz 因此可把色度信號(hào)插到亮度頻譜的空隙 這就叫頻譜交錯(cuò) 如圖2 1 圖中的fsc稱為彩色副載波 圖2 1亮度與色度信號(hào)的頻譜交錯(cuò) 6 2 2亮度信號(hào)與色差信號(hào) 由亮度方程Y 0 3R 0 59G 0 11B可以看出 只要傳送亮度信號(hào)和其中兩個(gè)基色信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)傳送亮度和色度信號(hào) 達(dá)到兼容的目的 但所傳送的基色信號(hào)中都含有亮度信息 這樣亮度信號(hào)將有重復(fù)內(nèi)容 產(chǎn)生相互干擾 因此選三個(gè)不含有亮度信息的色差信號(hào) R Y G Y B Y 中的兩個(gè)色差信號(hào)來(lái)傳送色度信息 7 因此在已知 R Y 和 B Y 的情況下 可以容易地按照下述步驟求得 G Y 由 Y 0 3Y 0 59Y 0 11Y 2 3 Y 0 3R 0 59G 0 11B 2 4 用式 2 4 減去式 2 3 得 0 3 R Y 0 59 G Y 0 11 B Y 0 2 5 2 2 1亮度 色差與R G B的關(guān)系由亮度方程Y 0 3R 0 59G 0 11B 2 1 得 R Y 0 7R 0 59G 0 11B 2 2a B Y 0 3R 0 59G 0 89B 2 2b G Y 0 3R 0 41G 0 11B 2 2c 8 然后在接收端由矩陣電路把收到的 R Y 和 B Y 按式 2 5 恢復(fù)出 G Y 然后再以矩陣電路使之分別與Y信號(hào)相加 從而恢復(fù)出三基色 即 R Y Y R 2 6a B Y Y B 2 6b G Y Y G 2 6c 在傳送黑白電視信號(hào)時(shí) 因色度信號(hào)為零 R G B應(yīng)相等 設(shè)R G B Ex 則利用亮度方程可求得 Y 0 3Ex 0 59Ex 0 11Ex Ex 2 7a R Y Ex Ex 0 2 7b B Y Ex Ex 0 2 7c 9 這就說(shuō)明 對(duì)于黑白電視信號(hào) 反映色調(diào)與飽和度 即色度 的色差信號(hào)為零 且亮度Y的電壓值與三個(gè)基色電壓值相等 即 Y R G B比如傳送飽和黃色 則可知R G 1 B 0 其亮度信號(hào)和色差信號(hào)分別為Y 0 3 1 0 59 1 0 11 0 0 89R Y 1 0 89 0 11B Y 0 0 89 0 89可見(jiàn)此時(shí) R Y 和 B Y 不再為零 10 根據(jù)式 2 6 設(shè)傳輸后用于重現(xiàn)彩色圖像的三基色信號(hào)分別為 Rd R Y t YtBd B Y t YtGd 0 51 R Y t 0 19 B Y t Yt當(dāng)忽略不計(jì)顯像管 失真和傳輸系統(tǒng)非線性影響時(shí) 所顯示的亮度Yd將為 Yd 0 3Rd 0 59Gd 0 11Bd 0 3 R Y t 0 3Yt 0 3 R Y t 0 11 B Y t 0 59Yt 0 11 B Y t 0 11Yt Yt 2 8 這說(shuō)明 無(wú)論色差信號(hào)如何變化或混入什么干擾 都不影響亮度信號(hào) 因此實(shí)現(xiàn)了恒定亮度傳輸 11 2 2 2標(biāo)準(zhǔn)彩條亮度與色差信號(hào)的波形與特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)是由彩條信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的一種測(cè)試信號(hào) 它由三個(gè)基色 三個(gè)補(bǔ)色 黑色和白色組成 依亮度遞減的順序排列 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)有多種規(guī)范 圖2 2給出了波形為 100 幅度 100 飽和度 的彩條信號(hào) 對(duì)于這種規(guī)范 白條對(duì)應(yīng)的電平為1 即100 黑條對(duì)應(yīng)的電平為0 三基色信號(hào)的電平非1即0 由其顯示的彩色均為飽和色 彩條信號(hào)的特點(diǎn)是 含直流 單極性 亮度遞減 非等級(jí)差 而色差信號(hào)的特點(diǎn)是 交流 奇對(duì)稱 不含直流成分 由式 2 1 和式 2 2 可求得100 幅度 100 飽和度彩條信號(hào)中各條相應(yīng)的亮度信號(hào)和色差信號(hào)電平 其值列入表2 1 12 圖2 2100 幅度 100 飽和度彩條信號(hào) a 彩條圖像 b 三基色電壓 c 亮度信號(hào) d 色差信號(hào) 13 表2 1100 幅度 100 飽和度彩條三基色 亮度 色差電平值 14 圖2 375 幅度 100 飽和度彩條信號(hào)波形 通常實(shí)際景物很少能達(dá)到100 飽和度和100 幅度 而且形成的色度電信號(hào)幅度都很大 如果再與亮度信號(hào)疊加 可能會(huì)造成超過(guò)電路所允許的動(dòng)態(tài)范圍 使之幅度過(guò)載 在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生失真 因此 國(guó)家規(guī)定 100 飽和度 75 幅度的信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試信號(hào) 如圖2 3 15 彩條信號(hào)常由四位數(shù)碼命名 如100 0 75 0 100 0 100 0 四位數(shù)碼中個(gè)信號(hào)均是經(jīng)過(guò)校正后的信號(hào) 其意義如下 100 0 75 0 飽和度 幅度 2 9 2 10 式中 Emax和Emin分別對(duì)應(yīng)彩條R G B的最大值和最小值 EW為白條所對(duì)應(yīng)的R G B的幅度 白條時(shí)基色信號(hào)的百分比幅度 黑條時(shí)基色信號(hào)的百分比幅度 彩條時(shí)基色信號(hào)的最大值 彩條時(shí)基色信號(hào)的最小值 此時(shí)的百分比幅度和飽和度可分別計(jì)算如下 16 表2 2是75 幅度 100 飽和度標(biāo)準(zhǔn)彩條三基色 亮度 色差電平值 17 2 3色度信號(hào)與色同步信號(hào) 2 3 1色度信號(hào)的形成在NTSC制中 它是將正交調(diào)幅與平衡調(diào)幅結(jié)合起來(lái) 將兩個(gè)色差信號(hào)分別對(duì)正交的兩個(gè)副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅 由此得到已調(diào)信號(hào) 稱其為色度信號(hào) 18 1 平衡調(diào)幅所謂平衡調(diào)幅 是指抑制載波的一種調(diào)制方式 它與普通調(diào)幅不同之處在于 平衡調(diào)幅不輸出載波 現(xiàn)舉例加以說(shuō)明 設(shè) 調(diào)制信號(hào)為u U cos t 載波信號(hào)為us Uscos st 則調(diào)幅后形成的一般調(diào)幅波為 2 11 19 式 2 11 說(shuō)明 普通調(diào)幅波的頻譜是由載頻 s和兩個(gè)邊頻 s s 三個(gè)分量組成的 如圖2 4 a 所示 其波形如圖2 5 c 所示 圖2 4調(diào)幅波頻譜 a 普通調(diào)幅 b 平衡調(diào)幅 20 圖2 5調(diào)幅波波形 a 調(diào)制信號(hào) b 載波 c AM波 d 平衡調(diào)幅波 21 平衡調(diào)幅抑制了載波分量 使得調(diào)幅波中沒(méi)有Uscos st一項(xiàng) 因而其表達(dá)式變?yōu)?2 12 平衡調(diào)幅的頻譜和波形示于圖2 4 b 和圖2 5 d 由式 2 12 及圖2 5 d 可以看出 平衡調(diào)幅波的特點(diǎn)是 1 平衡調(diào)幅波的幅度與調(diào)制信號(hào)幅度的絕對(duì)值成正比 2 調(diào)幅信號(hào)為正值時(shí) 平衡調(diào)幅波與載波同相 調(diào)制信號(hào)電壓為負(fù)值時(shí) 平衡調(diào)幅波與載波反相 即在調(diào)制信號(hào)過(guò)零時(shí) 信號(hào)倒相180度 22 2 正交調(diào)幅將兩個(gè)調(diào)制信號(hào)分別對(duì)頻率相等 相位相差90 的兩個(gè)正交載波進(jìn)行調(diào)幅 然后再將這兩個(gè)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行矢量相加 從而得到的調(diào)幅信號(hào)稱為正交調(diào)幅信號(hào) 這一調(diào)制方式稱正交調(diào)幅 在彩色電視中 當(dāng)采用正交平衡調(diào)幅后 便可用一個(gè)頻率相同但相位相差90o的載波傳送 R Y 和 B Y 兩個(gè)色差信號(hào)了 23 3 色度信號(hào)的形成在將兩個(gè)色差信號(hào)分別對(duì)兩個(gè)正交的副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅之前 先對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆葔嚎s 這是不失真?zhèn)鬏斔枰?見(jiàn)本章2 4節(jié) 壓縮后的色差信號(hào)分別用U和V表示 它們與壓縮前的色差信號(hào) R Y 和 B Y 的關(guān)系是 式中 0 493和0 877稱為色差信號(hào)的壓縮系數(shù) 壓縮后的色差信號(hào)分別對(duì)兩個(gè)正交副載波sin SCt和cos SCt進(jìn)行平衡調(diào)幅 從而得到兩個(gè)平衡調(diào)幅信號(hào) 2 13 2 14 2 15 2 16 24 這兩個(gè)平衡調(diào)幅信號(hào)頻率相等 相差90 保持著正交關(guān)系 將二者相加便得到正交平衡調(diào)幅的色度信號(hào)F Usin SCt Vcos SCt 2 17 F常被稱為已調(diào)色差信號(hào)或色度信號(hào) F亦可用矢量表示 稱彩色矢量 如圖2 6所示 可見(jiàn) 色度信號(hào)的振幅和相角分別為 2 18 2 19 顯然 Fm決定著飽和度 而相位 決定著色調(diào) 實(shí)現(xiàn)正交平衡調(diào)幅的方框圖如圖2 7 圖2 6彩色矢量圖 25 圖2 7正交平衡調(diào)幅色度信號(hào)形成方框圖 26 2 3 2同步檢波原理同步檢波可解調(diào)出色差信號(hào) 還可由數(shù)學(xué)分析加以證明 對(duì)于U同步檢波 色度信號(hào)F與sin SCt相乘 2 20a 2 20b 27 圖2 8同步檢波原理 a 方框圖 b 開(kāi)關(guān)控制示意圖 a b 28 圖2 9同步檢波器波形分析 29 2 3 3色同步信號(hào)色同步信號(hào)一個(gè)能反映彩色副載波頻率和相位的同步信號(hào)色同步信號(hào)與彩色電視信號(hào)一起傳送到接收端 彩色電視機(jī)將其從彩色全電視信號(hào)中分離出來(lái) 由此去控制接收機(jī)的副載波發(fā)生器 使之產(chǎn)生與發(fā)送端副載波同頻 同相的恢復(fù)副載波 規(guī)定 色同步信號(hào)的幅度與同步脈沖幅度相等 若以h表示同步脈沖幅度 Fb表示色同步信號(hào) 則 2 21 而且 色同步信號(hào)放置在行消隱信號(hào)的后肩上 30 圖2 10色同步信號(hào) 行消隱 色同步信號(hào) 31 2 3 4彩條對(duì)應(yīng)的信號(hào)波形及矢量圖根據(jù)表2 1所列100 0 100 0彩條信號(hào)參數(shù) 利用公式 可分別求得白 黃 青 綠 品 紅 藍(lán) 黑所對(duì)應(yīng)的亮度信號(hào) 色差信號(hào) 色度信號(hào) 及亮度與色度的合成信號(hào)數(shù)據(jù)如表2 3所示 據(jù)此繪出的各信號(hào)波形如圖2 11所示 表2 3未壓縮彩條信號(hào)有關(guān)數(shù)據(jù) 32 圖2 11100 幅度彩條波形圖 a Y Fb s信號(hào) b 色度信號(hào)F c Y F Fb s信號(hào) 33 可見(jiàn) 在已調(diào)的彩色全電視信號(hào)中 紅 藍(lán)色條信號(hào)的幅度超過(guò)的同步信號(hào)的頂端 會(huì)破壞同步 使圖象不穩(wěn) 黃 青色條信號(hào)低于白色電平 并低于0 將使之產(chǎn)生過(guò)調(diào)制 圖像嚴(yán)重失真 而且還會(huì)有可能造成伴音中斷 在保證圖像清晰度不變的情況下 可將色度信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s 而亮度信號(hào)保持不變 34 設(shè) B Y 和 R Y 壓縮系數(shù)分別為x1和x2 則壓縮后黃 青視頻信號(hào)幅度應(yīng)滿足下式關(guān)系 將黃彩條數(shù)據(jù)代入式 2 22 得 將青彩條數(shù)據(jù)代入式 2 22 得 2 22 2 23 2 24 35 表2 4壓縮后的彩條數(shù)據(jù) 36 圖2 12壓縮后的彩條信號(hào)波形 37 圖2 13彩條色度信號(hào)矢量圖 38 1 振幅代表飽和度 相位代表色調(diào) 2 不同色調(diào)的信號(hào)的相同飽合度時(shí)振幅是不一樣的 或說(shuō)振幅相同時(shí) 色調(diào)不同時(shí) 所對(duì)應(yīng)的飽和度不同 3 色調(diào)不變 而飽和度改變時(shí) 相位不變 例如 設(shè)在某飽和度時(shí)紅色條的三基色信號(hào)為R和G B x 39 2 4NTSC制色差信號(hào)及編 解碼過(guò)程 2 4 1I Q色差信號(hào)對(duì)視覺(jué)特性研究表明 人眼對(duì)紅 黃之間顏色的分辨力最強(qiáng) 而對(duì)藍(lán) 品之間顏色的分辨力最弱 故將色度信號(hào)進(jìn)行變換 I軸對(duì)應(yīng)最敏感色軸 用 0 5MHz 1 5MHz帶寬 而Q對(duì)應(yīng)不敏感色軸 用 0 5MHz 如圖2 14 40 利用亮度方程及式 2 13 和式 2 14 結(jié)合式 2 25 關(guān)系可求出Q I與三基色R G B的關(guān)系為 Y 0 30R 0 59G 0 11B 2 26 Q 0 21R 0 52G 0 31B 2 27 I 0 60R 0 28G 0 32B 2 28 Q Ucos33 Vsin33 I U sin33 Vcos33 通過(guò)幾何關(guān)系不難推得它們之間有如下關(guān)系 2 25 41 2 4 2NTSC制編 解碼方框圖NTSC制編 解碼方框圖分別如圖2 15和圖2 16所示 編碼器中 矩陣電路按式 2 26 式 2 28 對(duì)R G B信號(hào)進(jìn)行線性組合 從而產(chǎn)生I Q和Y信號(hào) 載波形成電路分別輸出相位為33 123 180 的三個(gè)副載波 供Q調(diào)制器 I調(diào)制器和色同步平衡調(diào)制器之用 42 矩陣電路對(duì)R G B信號(hào)進(jìn)行線性組合 從而產(chǎn)生I Q和Y信號(hào) 為了實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的一致性 輸出相位為33 123 180 的三個(gè)副載波 供正交平衡調(diào)制器和色同步平衡調(diào)制 復(fù)合消隱信號(hào) 復(fù)合同步信號(hào) 色同步信號(hào)調(diào)制信號(hào) 43 選出色同步信號(hào) 消除附載波對(duì)亮度的影響 分離出色度信號(hào) 得出色差信號(hào) 44 2 4 3NTSC制的主要參數(shù)及性能1 主要參數(shù)對(duì)于NTSC M 美國(guó)制式 場(chǎng)頻fV 59 94Hz 60Hz 行頻fH 525 fV 2 15 734kHz 每幀525行 圖像信號(hào)標(biāo)稱帶寬為4 2MHz 伴音載頻為4 5MHz 彩色副載波頻率fSC 3 57954506MHz 對(duì)應(yīng)227 5fH 彩色全電視信號(hào)頻譜如圖2 17所示 圖2 17NTSC制彩色全電視信號(hào)頻譜 伴音載頻 不對(duì)稱邊帶 45 2 主要性能 1 現(xiàn)有的三種兼容制彩色電視制式中 NTSC制色度信號(hào)組成方式最為簡(jiǎn)單 因而解碼電路也最為簡(jiǎn)單 易于集成化 特別是 在許多場(chǎng)合需要對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行各種處理 因而NTSC制在實(shí)現(xiàn)各種處理也就簡(jiǎn)單 2 NTSC制中采用1 2行間置 使亮度信號(hào)與色度信號(hào)頻譜以最大間距錯(cuò)開(kāi) 亮度串色影響因之減小 故兼容性好 3 NTSC制色度信號(hào)每行都以同一方式傳送 與PAL制和SECAM制相比 不存在影響圖像質(zhì)量的行順序效應(yīng) 4 采用NTSC制一個(gè)最嚴(yán)重的問(wèn)題 就是存在著相位敏感性 即存在著色度信號(hào)的相位失真對(duì)重現(xiàn)彩色圖像的色調(diào)的影響 相位失真規(guī)定為12 但 5 時(shí)人就會(huì)明顯感覺(jué) 46 2 5PAL制及其編 解碼過(guò)程 PAL是PhaseAlternationLine 逐行倒相 的縮寫 它是對(duì)色度信號(hào)采用正交平衡調(diào)幅的基礎(chǔ)上 使其中一個(gè)色度分量 FV分量 逐行倒相 2 5 1相位失真的概念及影響彩色電視機(jī)不可能完全正確地重現(xiàn)原景物的亮度 飽和度和色調(diào) 因而存在著失真 彩色圖像的失真有亮度失真 飽和度失真和色調(diào)失真 亮度失真主要影響清晰度色調(diào)失真造成景物顏色的改變 47 引起相位失真的主要原因是 1 調(diào)諧不準(zhǔn)確 2 多徑效應(yīng) 3 傳輸系統(tǒng)的非線性引起的微分相位失真 色度信號(hào)所產(chǎn)生的相移與亮度電平有關(guān) 因?yàn)樯刃盘?hào)是疊加在亮度信號(hào)之上 而同一顏色可能在不同的亮度電平上疊加 因此會(huì)導(dǎo)致色調(diào)畸變 不能用簡(jiǎn)單的相位校正網(wǎng)絡(luò)來(lái)校正 48 2 5 2PAL色度信號(hào)PAL制獲得色度信號(hào)的方法 也是先將三基色信號(hào)R G B變換為一個(gè)亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào) 然后再用正交平衡調(diào)制的方法把色度信號(hào)安插到亮度信號(hào)的間隙之中 這些與NTSC制大體相同 PAL色度信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 F FU FV Usin SCt Vcos SCt Fmsin SCt 2 29 因此 與NTSC制不同的是 將色度信號(hào)的FV分量逐行倒相 規(guī)律是第n行取 而第n 1行取 49 圖2 18隔行掃描逐行倒相的正負(fù)號(hào)改變規(guī)律 a 奇數(shù)幀 b 偶數(shù)幀 奇數(shù)幀中奇數(shù)行取 偶數(shù)行取 偶數(shù)幀中奇數(shù)行取 偶數(shù)行取 取 的行叫NESC行 取 的行叫PAL行 50 圖2 19逐行倒相色度信號(hào)矢量圖 a 任一色調(diào)的色度信號(hào) b 彩條矢量逐行倒相情況 NTSC行 PAL行 NTSC行 PAL行 51 圖2 20逐行倒相實(shí)現(xiàn)框圖 cos FU分量 FV分量 0 5fH 彩色副載波 52 圖2 21逐行倒相波形關(guān)系 a 半行頻方波 b 90 移相后的副載波 c 逐行倒相輸出副載波 53 圖2 22PAL色度信號(hào)頻譜 a FU分量頻譜 b FV分量頻譜 c 色度信號(hào)F的頻譜 54 根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)分析 由于 K t 是對(duì)原點(diǎn)對(duì)稱的開(kāi)關(guān)函數(shù) 可分解為一系列正弦函數(shù)之和 即 2 30 2 31 式中 m為正整數(shù) 且m只取奇數(shù) 1 2 fH 2為基波角頻率 由此可求得逐行倒相副載波的各頻率分量為 m 1 3 5 55 2 5 3PAL制克服相位敏感的原理PAL制采用逐行倒相克服相位失真的原理 可用彩色矢量圖予以說(shuō)明 圖2 23PAL克服相位敏感原理 a 相位無(wú)失真情況 b 相位失真情況 解調(diào)后的合成色度矢量與沒(méi)相位失真一樣 但長(zhǎng)度將減小 造成飽和度下降 合成方法 1 PALS 2 PALD延遲解碼 56 2 5 4PAL制副載波的選擇在彩色廣播電視系統(tǒng)中 亮度信號(hào)和色度信號(hào)必須共同用與黑白電視信號(hào)相同的信號(hào)帶寬 遵循原則 1 使亮度信號(hào)與色度信號(hào)的主譜線錯(cuò)開(kāi) 避免互相干擾 2 要在保證已調(diào)色度信號(hào)的的上邊帶不超過(guò)6MHz的上限時(shí) 盡可能的選擇比較高的彩色副載波 以便減少高次諧波帶來(lái)的亮度與色度間的串?dāng)_ 57 圖2 24PAL副載波選擇分解圖 a PAL色度信號(hào)頻譜圖 b 1 2行間置時(shí)的頻譜結(jié)構(gòu) c 1 4行間置時(shí)的頻譜結(jié)構(gòu) FV分量與亮度信號(hào)主譜線重疊 使亮度主譜線nfH落在fsc fsc fH 2中間 58 使亮度信號(hào)Y與兩個(gè)色度信號(hào)分量的頻譜相互錯(cuò)開(kāi) 那么nfH應(yīng)滿足下述關(guān)系 從而求出 對(duì)于行頻為15625Hz 場(chǎng)頻為50Hz 標(biāo)稱視頻帶寬為6MHz的系統(tǒng) 根據(jù)選擇fSC盡量高的原則 可取式 2 32 中n 284 這樣可以求得副載波頻率為283 75fH 實(shí)際的PAL制彩電副載波為 2 32 59 圖2 25PAL亮 色副譜線的相互關(guān)系 a fSC 283 75fH時(shí)的譜線關(guān)系 b 增加25Hz后的改善情況 在副譜線群中 色度信號(hào)的兩個(gè)分量與亮度分量差1 8fv 在副譜線群中 色度信號(hào)的兩個(gè)分量與亮度分量差3 8fv 25Hz的目的是進(jìn)一步拉大在以場(chǎng)頻為間隔的副譜線群中 色度信號(hào)的兩個(gè)分量與亮度信號(hào)分量的距離 減小亮 色間的干擾 60 2 5 5PAL制色同步信號(hào)PAL制彩色電視接收機(jī)在解調(diào)色度信號(hào)時(shí) 需要對(duì)PAL行送 cos SCt副載波 對(duì)NTSC行送 cos SCt副載波 要做到這一點(diǎn) 需要有一個(gè)識(shí)別PAL行與NTSC行的識(shí)別信號(hào) 即需要在發(fā)送端提供一個(gè)附加信號(hào) 即PAL色同步信號(hào) NTSC行色同步信號(hào)相位是 135o PAL行色同步信號(hào)相位是 135o 圖2 26PAL制色同步信號(hào) 8 12個(gè)Tsc 61 圖2 27PAL制色同步信號(hào)形成方框圖 K色同步選通脈沖 62 圖2 28PAL色同步信號(hào)矢量圖 63 2 5 6PAL制編 解碼過(guò)程1 PAL制編碼器及編碼過(guò)程所謂編碼 就是把三基色電信號(hào)R G B編制成彩色全電視信號(hào)FBAS的過(guò)程 編碼器就是用來(lái)編碼的電路 PAL制編碼器的方框圖如圖2 29所示 圖中給出了方框圖上各點(diǎn)的波形 具體編碼過(guò)程如下 1 將經(jīng)過(guò) 校正的R G B三基色電信號(hào)通過(guò)矩陣電路 變換成亮度信號(hào)Y和色差信號(hào) R Y 和 B Y 2 為了減小亮度信號(hào)對(duì)色度信號(hào)的干擾 讓Y信號(hào)通過(guò)一個(gè)中心頻率為副載波頻率fSC的陷波器并經(jīng)過(guò)放大后與行 場(chǎng)同步及消隱信號(hào)相混合 64 3 色差信號(hào) R Y 和 B Y 經(jīng)幅度加權(quán)和頻帶壓縮后 得到已壓縮信號(hào)U和V 然后和色同步選通信號(hào)混合后 一起進(jìn)行逐行倒相正交平衡調(diào)制 得到色度信號(hào)和色同步信號(hào) 4 色度信號(hào)F 色同步信號(hào)Fb 亮度信號(hào)Y與消隱信號(hào)A 同步信號(hào)S經(jīng)混合電路后輸出彩色全電視信號(hào)FBAS 目前流行的單片集成編碼電路很多 如日立的HA11883MP 索尼的CX20055 Motorola的MC1377 Philips的TDA8501等 65 圖2 29PAL制編碼器方框圖 R Y B Y Y 66 2 1 PAL制解碼器及解碼過(guò)程把彩色全電視信號(hào)還原成三基色電信號(hào)的過(guò)程稱為解碼 完成解碼的電路叫解碼器 PAL解碼器類型有 PALs 簡(jiǎn)單解碼 PALN 鎖相解碼 PALD 延遲解碼 應(yīng)用最廣 PALD解碼器主要由亮度通道 色度通道 基準(zhǔn)副載波恢復(fù) 基色輸出矩陣組成 如圖2 30 67 圖2 30PALD解碼器及各點(diǎn)波形 亮度通道 色度通道 基準(zhǔn)副載波恢復(fù) 矩陣電路 68 1 亮度信號(hào)與色度信號(hào)的分離中小屏幕彩電采用頻帶分離辦法 用一個(gè)4 43MHz的陷波器從FBAS中分離出亮度信號(hào) 包括亮度 行場(chǎng)同步和消隱信號(hào) 把亮度信號(hào)Y延遲放大后送到矩陣電路 用一個(gè)4 43MHz 帶寬為2 6MHz的帶通濾波器 分離出色度信號(hào) 包括色度信號(hào)和色同步信號(hào) 69 圖2 31Y與F的分離原理 波形及頻譜 陷波器特性 濾波器特性 帶寬2 6MHz 70 2 色度信號(hào)的兩個(gè)分量FU和FV的分離由于色度信號(hào)的FV和FU分量的主譜線正好錯(cuò)開(kāi)半個(gè)行頻 因此可用梳狀濾波器進(jìn)行分離 這種濾波器由一個(gè)延遲電路 一個(gè)加法器和一個(gè)減法器組成 見(jiàn)圖2 30 要保證可靠的分離 對(duì)延遲時(shí)間應(yīng)有一定的要求 延遲前后的副載波必須在相位上相差0o或180o 以便實(shí)現(xiàn)兩路信號(hào)的加或減 延遲時(shí)間必須非常接近一個(gè)行周期的時(shí)間 以保證是相鄰行的相加減 因此 延遲時(shí)間必須是副載波半周期的的整倍數(shù) 根據(jù)fSC 283 75fH 25Hz的關(guān)系 可以得到行周期TH與副載波周期TSC之間的關(guān)系為 2 33 71 因此 d可選擇為副載波半周期TSC 2的567倍或568倍 通常選擇 d為 即延時(shí)線輸出的副載波信號(hào)與輸入副載波信號(hào)相位相反 將fSC 4 43361875MHz代入式 2 34 求得 2 34 設(shè)輸入到梳狀濾波器的第n行色度信號(hào)為Fn Usin SCt Vcos SCt FU FV 2 35 則第n 1行色度信號(hào)必然為Fn 1 Usin SCt Vcos SCt FU FV 2 36 72 根據(jù) d的選擇知 延時(shí)前與延時(shí)后的副載波相位相反 若以F n 1 F n分別表示經(jīng)延時(shí)后的相應(yīng)行的色度信號(hào) 則 F n 1 Fn 1 Usin SCt Vcos SCt FU FV 2 37 F n Fn Usin SCt Vcos SCt FU FV 2 38 由此可以求得 第n行輸入時(shí) 相加輸出為 Fn F n 1 FU FV FU FV 2FV 2 39 相減輸出為 Fn F n 1 FU FV FU FV 2FU 2 40 同理 在第n 1行輸入時(shí) 相加電路和相減電路分別輸出為 相加輸出為 Fn 1 F n 2FV 2 41 相減輸出為 Fn 1 F n 2FU 2 42 73 圖2 32梳狀濾波器方框圖及分離色度信號(hào)原理 a 梳狀濾波器方框圖及分離的波形 頻譜 b 梳狀濾波器頻率特性 依次類推 由式 2 39 式 2 42 明顯地看出 梳狀濾波器有效地分離了兩個(gè)色度分量FU與 FV 圖2 32 b 和 a 分別說(shuō)明了梳狀濾波器的頻率特性及分離前后的波形及頻譜 減法器頻率特性 加法器頻率特性 74 圖2 33同步解調(diào)器輸入 輸出波形 3 同步檢波梳狀濾波器輸出的 FV信號(hào)經(jīng)V同步解調(diào)器 輸出V信號(hào) 梳狀濾波器輸出的FU信號(hào)經(jīng)U同步解調(diào)器輸出U信號(hào) 解調(diào)器輸入 輸出波形如圖2 33所示 再經(jīng) R Y B Y 放大器和矩陣電路得到三個(gè)色差信號(hào) 75 4 還原三基色信號(hào)亮度通道輸出的Y信號(hào)和色度通道輸出的U V信號(hào)同時(shí)輸入基色矩陣電路 經(jīng)基色矩陣電路對(duì)U V信號(hào)去壓縮 恢復(fù) R Y B Y 色差信號(hào) 并組合得到 G Y 色差信號(hào) 然后再和亮度信號(hào)Y一起 恢復(fù)出R G B三基色信號(hào) 其輸入 輸出波形如圖2 35所示 圖2 35基色矩陣電路的輸入 輸出波形 76 圖2 34色同步與色度的分離原理及波形 5 色度信號(hào)與色同步信號(hào)的分離頻率相同但時(shí)域錯(cuò)開(kāi)的色度與色同步信號(hào) 經(jīng)色同步選通電路 將色同步信號(hào)與色度信號(hào)分開(kāi) 對(duì)應(yīng)行正程 對(duì)應(yīng)行逆程 77 6 恢復(fù)副載波色同步信號(hào)與副載波壓控振蕩器輸出的信號(hào)同時(shí)送鑒相電路 二者進(jìn)行相位比較后 輸出一個(gè)與之相差成正比的直流控制電壓 由它再去控制壓控振蕩器 使其輸出副載波頻率和相位與發(fā)射端相同 輸出副載波一路送U解調(diào) 另一路經(jīng)PAL開(kāi)關(guān)控制 相移90o去解調(diào)V信號(hào) 另外 色同步信號(hào)還要去送ACC 自動(dòng)飽和控制 ARC 自動(dòng)清晰度控制 和ACK 自動(dòng)消色