彩色電視信號兼容 NTSC制

1、第三單元第三單元 彩色電視信號傳輸技術(shù)彩色電視信號傳輸技術(shù)第三單元第三單元 彩色電視信號傳輸技術(shù)彩色電視信號傳輸技術(shù) 1 1、彩色電視傳像的基本過程、彩色電視傳像的基本過程 2 2、國際三大彩色電視制式概況、國際三大彩色電視制式概況 3 3、NTSC制制 4 4、PAL制制 1 1、彩色電視傳像的基本過程、彩色電視傳像的基本過程圖圖1 彩色圖像的分解過程彩色圖像的分解過程思考題？思考題？彩色電視傳輸過程中，能否直接傳輸三路基色信號？為什么？彩色電視傳輸過程中，能否直接傳輸三路基色信號？為什么？ 現(xiàn)行彩色電視系統(tǒng)必須滿足的要求：現(xiàn)行彩色電視系統(tǒng)必須滿足的要求： 為獲得兼容性，必須傳送一個與黑白電

2、視相同的亮度為獲得兼容性，必須傳送一個與黑白電視相同的亮度信號，并且頻帶相同。信號，并且頻帶相同。 需傳送兩個代表色度的信號，它們不應(yīng)含有亮度信需傳送兩個代表色度的信號，它們不應(yīng)含有亮度信息，色度信號可采用窄帶傳輸。息，色度信號可采用窄帶傳輸。 在傳輸黑白圖象時，在傳輸黑白圖象時，R=G=B，根據(jù)以上條件，這時代，根據(jù)以上條件，這時代表色度的信號應(yīng)等于表色度的信號應(yīng)等于0。 代表色度的兩個信號是互相獨立的。代表色度的兩個信號是互相獨立的。 結(jié)論：結(jié)論：現(xiàn)行彩色電視系統(tǒng)：現(xiàn)行彩色電視系統(tǒng)：一個亮度信號，兩個色差信號一個亮度信號，兩個色差信號。 亮度信號和色差信號亮度信號和色差信號亮度信號亮度信號

3、：既黑白電視信號。：既黑白電視信號。色差信號色差信號：基色信號與亮度信號之差。：基色信號與亮度信號之差。關(guān)系式：關(guān)系式： Y=0.30R+0.59G+0.11B (R-Y)=0.70R-0.59G-0.11B (B-Y)=-0.30R-0.59G+0.89B (G-Y)=-0.30R+0.41G-0.11B說明：說明： 三個色差信號中只有兩個獨立三個色差信號中只有兩個獨立,由于（由于（G-Y）信號數(shù)）信號數(shù)值較小，不傳輸。通常選值較小，不傳輸。通常選Y、（、（R-Y）、（）、（B-Y）作為傳輸）作為傳輸信號。信號。 信號變換通過信號變換通過矩陣電路矩陣電路來實現(xiàn)。根據(jù)實驗確定，色來實現(xiàn)。根據(jù)實

4、驗確定，色差信號帶寬的下限值為差信號帶寬的下限值為1MHz。電視制式電視制式 彩色電視系統(tǒng)除了具有黑白電視的基本技術(shù)要求外，在發(fā)送彩色電視系統(tǒng)除了具有黑白電視的基本技術(shù)要求外，在發(fā)送端和接收端還必須采用某種端和接收端還必須采用某種特定的信號處理方式特定的信號處理方式，從而構(gòu)成具，從而構(gòu)成具有不同特點的彩色電視制式。有不同特點的彩色電視制式。優(yōu)點：優(yōu)點：設(shè)備簡單，彩色圖象質(zhì)量好。設(shè)備簡單，彩色圖象質(zhì)量好。缺點：缺點：兼容性差，占用頻帶較寬。兼容性差，占用頻帶較寬。從傳送信號的時間關(guān)系方面來看，彩色電視制式分為：從傳送信號的時間關(guān)系方面來看，彩色電視制式分為： 順序制順序制: 三個基色信號按逐行、

5、逐場、逐點順序輪流傳送。三個基色信號按逐行、逐場、逐點順序輪流傳送。在顯像時，利用在顯像時，利用空間混色原理空間混色原理和和時間混色原理時間混色原理。 2 2、國際三大彩色電視制式概況、國際三大彩色電視制式概況(2) 同時制同時制優(yōu)點：優(yōu)點：兼容性好，占用頻帶較窄，彩色圖象質(zhì)量較好。兼容性好，占用頻帶較窄，彩色圖象質(zhì)量較好。缺點：缺點：設(shè)備較復(fù)雜，亮度信號與色度信號之間存在相互干擾。設(shè)備較復(fù)雜，亮度信號與色度信號之間存在相互干擾。 攜帶彩色圖象的亮度和色度信息的三個信號是同時傳送。攜帶彩色圖象的亮度和色度信息的三個信號是同時傳送。由于發(fā)送端對它進行了特殊的頻域處理，因而接收端可將它由于發(fā)送端對

6、它進行了特殊的頻域處理，因而接收端可將它們分開。們分開。 根據(jù)處理方式的不同分為根據(jù)處理方式的不同分為NTSC制和制和PAL制。其顯像方法制。其顯像方法為為空間混色法空間混色法。 上述兩種的結(jié)合，但是顯像時采用同時方式，優(yōu)缺點和同時上述兩種的結(jié)合，但是顯像時采用同時方式，優(yōu)缺點和同時制基本相同。制基本相同。(3) 順序順序-同時制（同時制（SECAM) NTSC、PAL、SECAM制，它們之間的制，它們之間的主要差別主要差別是：是：兩個色兩個色差信號對副載波的調(diào)制方式不同。差信號對副載波的調(diào)制方式不同。 （National Television Systems Committee）3.1 正交

7、平衡調(diào)幅正交平衡調(diào)幅 平衡調(diào)幅：平衡調(diào)幅：抑制載波的調(diào)幅。抑制載波調(diào)幅可以抑制色度信抑制載波的調(diào)幅。抑制載波調(diào)幅可以抑制色度信號對亮度信號的干擾并節(jié)省發(fā)射功率。號對亮度信號的干擾并節(jié)省發(fā)射功率。 設(shè)用色差信號設(shè)用色差信號 uR-Y =(R-Y) cost對載波對載波 uSC =USC cosSCt進行進行調(diào)幅調(diào)幅式中，式中， m=(R-Y)USC,稱為調(diào)制系數(shù)。稱為調(diào)制系數(shù)。)cos(2)cos(2costmtmtUuSCSCSCSCAM 3 3、NTSCNTSC制制采用的國家：美、日、加、墨等國采用的國家：美、日、加、墨等國平衡調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式為平衡調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達式為cos()cos()

8、 22coscos()coscosBMSCSCSCSCSCSCmmuUttmUttRYtt平衡調(diào)幅特點平衡調(diào)幅特點: :平衡調(diào)幅波不含載波分量。平衡調(diào)幅波不含載波分量。 平衡調(diào)幅波的極性由調(diào)制信號和載波的極性共同決定，色平衡調(diào)幅波的極性由調(diào)制信號和載波的極性共同決定，色差信號差信號(調(diào)制信號調(diào)制信號)通過通過0值點時，值點時， 平衡調(diào)幅波極性反相平衡調(diào)幅波極性反相180。 發(fā)現(xiàn)的問題：發(fā)現(xiàn)的問題：載波不含有調(diào)制信息，卻占據(jù)著較大的頻帶資源。載波不含有調(diào)制信息，卻占據(jù)著較大的頻帶資源。平衡調(diào)幅波的包絡(luò)不是調(diào)制信號波形，不能用包絡(luò)檢波方法平衡調(diào)幅波的包絡(luò)不是調(diào)制信號波形，不能用包絡(luò)檢波方法解調(diào)，只

9、能采用解調(diào)，只能采用同步檢波器同步檢波器在原載波的正峰點上對平衡調(diào)幅波在原載波的正峰點上對平衡調(diào)幅波取樣。取樣。 振幅只與調(diào)制信號的振幅成正比，與載波振幅無關(guān)。色差振幅只與調(diào)制信號的振幅成正比，與載波振幅無關(guān)。色差信號為零時，信號為零時， 平衡調(diào)幅波的值也為零，平衡調(diào)幅波的值也為零， 這樣可以節(jié)省發(fā)射功這樣可以節(jié)省發(fā)射功率，率， 減少了色度信號對亮度信號的干擾。減少了色度信號對亮度信號的干擾。cos()cos() 22coscos()coscosBMSCSCSCSCSCSCmmuUttmUttRYtt （一般調(diào)幅波和平衡調(diào)幅波）（一般調(diào)幅波和平衡調(diào)幅波） (a)調(diào)制信號調(diào)制信號 (b)載波載波

10、 (c)一般調(diào)幅波形一般調(diào)幅波形 (d)平衡調(diào)幅波平衡調(diào)幅波 圖圖 3-3 平衡調(diào)幅波平衡調(diào)幅波 (a) 色差信號色差信號(調(diào)制信號調(diào)制信號)； (b) 副載波信號；副載波信號； (c) 平衡調(diào)幅波平衡調(diào)幅波BYsinSCt0000.89180(a)0180018000.30.590.590.30.890.890.590.30.590.30.89BYsinSCt(b)(c)v正交平衡調(diào)幅：正交平衡調(diào)幅： 為了在同一頻帶內(nèi)傳送兩個色差信號為了在同一頻帶內(nèi)傳送兩個色差信號R-Y和和B-Y，用兩個色差，用兩個色差信號信號R-Y和和B-Y分別對分別對頻率相同、相位相差頻率相同、相位相差90的兩個色副載

11、波的兩個色副載波cosSCt和和sinSCt進行平衡調(diào)幅，然后相加成色度信號。進行平衡調(diào)幅，然后相加成色度信號。 圖圖 3-4 正交平衡調(diào)幅正交平衡調(diào)幅 (a) 正交平衡調(diào)幅器；正交平衡調(diào)幅器； (b) 色度信號矢量圖色度信號矢量圖 設(shè)副載波的幅值為設(shè)副載波的幅值為1， 色度信號色度信號F： 22()sin()cos()() sin()sin()SCSCSCmSCFBYtRYtBYRYtFt (3-5) (3-6) (3-7) 物理含義物理含義 ： 振幅振幅Fm 取決于色差信號的幅值，取決于色差信號的幅值， 決定了所傳送彩色的決定了所傳送彩色的飽和飽和度度；而相角而相角取決于色差信號的相對比值

12、，決定了彩色的取決于色差信號的相對比值，決定了彩色的色調(diào)色調(diào)。 將色度信號將色度信號F和亮度信號和亮度信號Y以及同步、以及同步、 消隱等信號混合，就消隱等信號混合，就得到了彩色全電視信號。得到了彩色全電視信號。 3.2 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)彩條信號與色度信號彩條信號與色度信號彩條信號及作用彩條信號及作用 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號是一種彩色電視中常用的標(biāo)準(zhǔn)彩條信號是一種彩色電視中常用的測試信號測試信號，由彩色電，由彩色電視信號發(fā)生器產(chǎn)生，用來對彩色電視系統(tǒng)進行測試與調(diào)整。視信號發(fā)生器產(chǎn)生，用來對彩色電視系統(tǒng)進行測試與調(diào)整。彩條信號的組成彩條信號的組成 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號由三個基色、三個補色加上黑與白共標(biāo)準(zhǔn)彩條信號由三個基色、

13、三個補色加上黑與白共八種八種顏色顏色的等寬豎條組成，自左至右按亮度遞減排列，依次為：的等寬豎條組成，自左至右按亮度遞減排列，依次為：白、黃、白、黃、青、綠、紫、紅、藍、黑。青、綠、紫、紅、藍、黑。彩條信號的命名彩條信號的命名 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號常用標(biāo)準(zhǔn)彩條信號常用4位數(shù)碼命名，第位數(shù)碼命名，第1位和第位和第2位數(shù)字分別表示位數(shù)字分別表示組成白條和黑條的基色信號的最大值和最小值，第組成白條和黑條的基色信號的最大值和最小值，第3位和第位和第4位數(shù)位數(shù)字分別表示各彩色條的相應(yīng)基色信號的最大值和最小值。字分別表示各彩色條的相應(yīng)基色信號的最大值和最小值。 表表3-1 100-0-100-0彩條亮度信號、彩條亮

14、度信號、 色度信號和復(fù)合信號的數(shù)據(jù)色度信號和復(fù)合信號的數(shù)據(jù) G0 R0 B0ttt00.110.300.410.590.700.891.0ttt000.11-0.11-0.700.70-0.590.5900.300.590.890-0.89-0.59-0.30Y0R0-Y0B0-Y0(a)(C )(d)(b)(e)(f)(g)3.3 色度信號的幅度壓縮色度信號的幅度壓縮 幅度壓縮的原因？幅度壓縮的原因？ （a）標(biāo)準(zhǔn)彩條信號的電平范圍大大超過了黑白電視所規(guī)定的）標(biāo)準(zhǔn)彩條信號的電平范圍大大超過了黑白電視所規(guī)定的范圍。黃、范圍。黃、 青、青、 綠、紫、綠、紫、 紅、紅、 藍都超過了黑白電平，其中黃藍

15、都超過了黑白電平，其中黃色電平最高為色電平最高為1.79，超過了，超過了79%，而紅、藍條的最小數(shù)值又分，而紅、藍條的最小數(shù)值又分別比黑電平低別比黑電平低46%和和79%。 （b）當(dāng)彩條色度信號超過白電平時，將產(chǎn)生過調(diào)失真，造成）當(dāng)彩條色度信號超過白電平時，將產(chǎn)生過調(diào)失真，造成伴音中斷。當(dāng)彩條色度信號低于同步電平，接收機中分離同步伴音中斷。當(dāng)彩條色度信號低于同步電平，接收機中分離同步信號時，色度信號將會被切割出來，破壞接收機的同步，引起信號時，色度信號將會被切割出來，破壞接收機的同步，引起圖像不穩(wěn)。圖像不穩(wěn)。 如何壓縮？如何壓縮？ 色度信號壓縮應(yīng)在調(diào)制前進行，色度信號壓縮應(yīng)在調(diào)制前進行， 只要

16、在兩個色差信號前面只要在兩個色差信號前面分別乘上一個小于分別乘上一個小于1的壓縮系數(shù)的壓縮系數(shù)a和和b即可。即可。 設(shè)設(shè)R-Y信號壓縮系數(shù)為信號壓縮系數(shù)為a， B-Y壓縮系數(shù)為壓縮系數(shù)為b。 用超量最多用超量最多的黃色和青色來確定的黃色和青色來確定a和和b。 當(dāng)傳送黃色時，當(dāng)傳送黃色時， (3-10) 78. 1)11. 0()89. 0(89. 0)()(89. 0222222abYRaYBbFYmYY當(dāng)傳送青色時，當(dāng)傳送青色時， 聯(lián)立解式聯(lián)立解式(3-10)、 (3-11)， 求得求得a=0.877， b=0.493。 (3-11) 壓縮后的色差信號壓縮后的色差信號R-Y用用V表示，表示，

17、 壓縮后的色差信號壓縮后的色差信號B-Y用用U表示：表示： 0.877()0.493()VRYUBY(3-12) (3-13)46. 1)7 . 0()3 . 0(70. 0)()(70. 0222222abYRaYBbFYmCC 用用U、 V信號去調(diào)制副載波，這樣彩色電視色度信號信號去調(diào)制副載波，這樣彩色電視色度信號表表示式為：示式為： 22sincossin()sin()arctanUVSCSCSCmSCFFFUtVtUVFVU (3-14) (3-15) (3-16) (3-17) 壓縮后的標(biāo)準(zhǔn)彩條信號各色調(diào)的色差信號壓縮后的標(biāo)準(zhǔn)彩條信號各色調(diào)的色差信號U、 V和色度信號和色度信號的振幅

18、的振幅Fm、 相角相角列于表列于表3-2。 表表3-2 壓縮后的壓縮后的100-0-100-0彩條信號值彩條信號值 3.4 NTSC制副載波的制副載波的1/2行頻間置行頻間置思考題：思考題： 亮度信號和色度信號在傳輸過程中是單獨占有各自頻帶，亮度信號和色度信號在傳輸過程中是單獨占有各自頻帶，還還是共用一個頻帶傳輸？是共用一個頻帶傳輸？ 亮度信號的頻譜亮度信號的頻譜 矩形脈沖波的頻譜矩形脈沖波的頻譜假設(shè)假設(shè)傳輸下圖傳輸下圖(a)所示的靜止圖像，對應(yīng)信號頻譜如所示的靜止圖像，對應(yīng)信號頻譜如(c)所示。所示。 總結(jié)出兩條重要規(guī)律總結(jié)出兩條重要規(guī)律 頻譜是離散譜或稱線狀譜，譜線之間有很大的間隔，把頻譜

19、是離散譜或稱線狀譜，譜線之間有很大的間隔，把這種譜線之間的間隔為這種譜線之間的間隔為場頻場頻fv倍數(shù)倍數(shù)的譜線稱為的譜線稱為場譜線場譜線。 諧波次數(shù)越多諧波次數(shù)越多(即頻率越高即頻率越高)，幅度越小，譜線越低。，幅度越小，譜線越低。 (a)一場內(nèi)亮度變化一次一場內(nèi)亮度變化一次(b)一行內(nèi)亮度變化一次一行內(nèi)亮度變化一次(c)水平和垂直都有亮度變水平和垂直都有亮度變化，化，信號波形是受場頻方波信號波形是受場頻方波調(diào)制過的行頻方波調(diào)制過的行頻方波 頻譜間置頻譜間置原理原理及及色副載波頻率的選擇色副載波頻率的選擇頻譜間置原理頻譜間置原理（頻譜交錯原理）（頻譜交錯原理） 對于同一幅圖像，色度信號與亮度信

20、號的頻譜結(jié)構(gòu)相同對于同一幅圖像，色度信號與亮度信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同 ，通，通過精確選定色副載波的頻率，可使色度信號的各譜線群正好插過精確選定色副載波的頻率，可使色度信號的各譜線群正好插在亮度信號各譜線群中間。在亮度信號各譜線群中間。 頻譜間置的目的？頻譜間置的目的？ 亮度信號與色度信號傳輸時占用一個頻帶。亮度信號與色度信號傳輸時占用一個頻帶。頻譜間置實現(xiàn)的方法？頻譜間置實現(xiàn)的方法？ 調(diào)幅的方法（時域相乘，頻域卷積，即頻譜周期延拓）。調(diào)幅的方法（時域相乘，頻域卷積，即頻譜周期延拓）。圖圖2-21 頻譜間置原理頻譜間置原理 色副載波頻率的選擇原則色副載波頻率的選擇原則 (a) 應(yīng)為半行頻的奇數(shù)倍。應(yīng)為半行頻的奇數(shù)倍。 這樣色差信號的頻譜才能在亮度信號各主譜線之間的中縫插這樣色差信號的頻譜才能在亮度信號各主譜線之間的中縫插入，這種方式稱為入，這種方式稱為1/2行頻間置。行頻間置。 (b) 應(yīng)選在亮度信號頻帶的高端。應(yīng)選在亮度信號頻帶的高端。 因為亮度信號高端的能量較小，頻譜的空隙較大，插入色度因為亮度信號高端的能量較小，頻譜的空隙較大，插入色度信號的頻譜后，色度信號與亮度信號的相互干擾小。信號的頻譜后，色度信號與亮度信號的相互干擾小。 (c) 頻率不能太高。頻率不能太高。 應(yīng)該使調(diào)制后的色差信號的上邊帶不超過亮度信號頻譜的高應(yīng)該使調(diào)制后的色差信號的上邊帶不超過亮度信號頻譜的高端，也