彩色電視信號(hào)兼容 NTSC制

第三單元彩色電視信號(hào)傳輸技術(shù)第三單元彩色電視信號(hào)傳輸技術(shù)

1、彩色電視傳像的基本過程※

2、國際三大彩色電視制式概況

3、NTSC制

4、PAL制※

1、彩色電視傳像的基本過程※圖1彩色圖像的分解過程思考題？彩色電視傳輸過程中，能否直接傳輸三路基色信號(hào)？為什么？★現(xiàn)行彩色電視系統(tǒng)必須滿足的要求：⑴為獲得兼容性，必須傳送一個(gè)與黑白電視相同的亮度信號(hào)，并且頻帶相同。⑵需傳送兩個(gè)代表色度的信號(hào)，它們不應(yīng)含有亮度信息，色度信號(hào)可采用窄帶傳輸。⑶在傳輸黑白圖象時(shí)，R=G=B，根據(jù)以上條件，這時(shí)代表色度的信號(hào)應(yīng)等于0。⑷代表色度的兩個(gè)信號(hào)是互相獨(dú)立的?！Y(jié)論：現(xiàn)行彩色電視系統(tǒng)：一個(gè)亮度信號(hào)，兩個(gè)色差信號(hào)。②亮度信號(hào)和色差信號(hào)亮度信號(hào)：既黑白電視信號(hào)。色差信號(hào)：基色信號(hào)與亮度信號(hào)之差。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：

①三個(gè)色差信號(hào)中只有兩個(gè)獨(dú)立,由于（G-Y）信號(hào)數(shù)值較小，不傳輸。通常選Y、（R-Y）、（B-Y）作為傳輸信號(hào)。②信號(hào)變換通過矩陣電路來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，色差信號(hào)帶寬的下限值為1MHz。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)送端和接收端還必須采用某種特定的信號(hào)處理方式，從而構(gòu)成具有不同特點(diǎn)的彩色電視制式。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，彩色圖象質(zhì)量好。缺點(diǎn)：兼容性差，占用頻帶較寬。從傳送信號(hào)的時(shí)間關(guān)系方面來看，彩色電視制式分為：⑴順序制:

三個(gè)基色信號(hào)按逐行、逐場(chǎng)、逐點(diǎn)順序輪流傳送。在顯像時(shí)，利用空間混色原理和時(shí)間混色原理。

2、國際三大彩色電視制式概況(2)同時(shí)制優(yōu)點(diǎn)：兼容性好，占用頻帶較窄，彩色圖象質(zhì)量較好。缺點(diǎn)：設(shè)備較復(fù)雜，亮度信號(hào)與色度信號(hào)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(gè)信號(hào)是同時(shí)傳送。由于發(fā)送端對(duì)它進(jìn)行了特殊的頻域處理，因而接收端可將它們分開。根據(jù)處理方式的不同分為NTSC制和PAL制。其顯像方法為空間混色法。上述兩種的結(jié)合，但是顯像時(shí)采用同時(shí)方式，優(yōu)缺點(diǎn)和同時(shí)制基本相同。(3)順序-同時(shí)制（SECAM)

NTSC、PAL、SECAM制，它們之間的主要差別是：兩個(gè)色差信號(hào)對(duì)副載波的調(diào)制方式不同。

（NationalTelevisionSystemsCommittee）3.1正交平衡調(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)uR-Y

=(R-Y)cosΩt對(duì)載波uSC=USC

cosωSCt進(jìn)行調(diào)幅式中，m=(R-Y)／USC,稱為調(diào)制系數(shù)。

3、NTSC制★采用的國家：美、日、加、墨等國平衡調(diào)幅波的數(shù)學(xué)表達(dá)式為平衡調(diào)幅特點(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，色差信號(hào)(調(diào)制信號(hào))通過0值點(diǎn)時(shí)，平衡調(diào)幅波極性反相180°。

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。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)，只能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。③振幅只與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，與載波振幅無關(guān)。色差信號(hào)為零時(shí)，平衡調(diào)幅波的值也為零，這樣可以節(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。（一般調(diào)幅波和平衡調(diào)幅波）

(a)調(diào)制信號(hào)(b)載波(c)一般調(diào)幅波形(d)平衡調(diào)幅波

圖3-3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)幅波正交平衡調(diào)幅：為了在同一頻帶內(nèi)傳送兩個(gè)色差信號(hào)R-Y和B-Y，用兩個(gè)色差信號(hào)R-Y和B-Y分別對(duì)頻率相同、相位相差90°的兩個(gè)色副載波cosωSCt和sinωSCt進(jìn)行平衡調(diào)幅，然后相加成色度信號(hào)。

圖3-4正交平衡調(diào)幅

(a)正交平衡調(diào)幅器；(b)色度信號(hào)矢量圖設(shè)副載波的幅值為1，色度信號(hào)F：

(3-5)

(3-6)

(3-7)

★物理含義：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)。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，就得到了彩色全電視信號(hào)。

3.2標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)與色度信號(hào)①彩條信號(hào)及作用標(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，用來對(duì)彩色電視系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試與調(diào)整。②彩條信號(hào)的組成

標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)由三個(gè)基色、三個(gè)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排列，依次為：白、黃、青、綠、紫、紅、藍(lán)、黑。③彩條信號(hào)的命名

標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)常用4位數(shù)碼命名，第1位和第2位數(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位和第4位數(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。

表3-1100-0-100-0彩條亮度信號(hào)、色度信號(hào)和復(fù)合信號(hào)的數(shù)據(jù)

G0R0B0ttt00.110.300.410.590.700.891.0ttt000.11-0.11-0.700.70-0.590.5900.300.590.890-0.89-0.59-0.30Y0R0-Y0B0-Y0(a)(C)(d)(b)(e)(f)(g)3.3色度信號(hào)的幅度壓縮①幅度壓縮的原因？（a）標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)的電平范圍大大超過了黑白電視所規(guī)定的范圍。黃、青、綠、紫、紅、藍(lán)都超過了黑白電平，其中黃色電平最高為1.79，超過了79%，而紅、藍(lán)條的最小數(shù)值又分別比黑電平低46%和79%。（b）當(dāng)彩條色度信號(hào)超過白電平時(shí)，將產(chǎn)生過調(diào)失真，造成伴音中斷。當(dāng)彩條色度信號(hào)低于同步電平，接收機(jī)中分離同步信號(hào)時(shí)，色度信號(hào)將會(huì)被切割出來，破壞接收機(jī)的同步，引起圖像不穩(wěn)。②如何壓縮？色度信號(hào)壓縮應(yīng)在調(diào)制前進(jìn)行，只要在兩個(gè)色差信號(hào)前面分別乘上一個(gè)小于1的壓縮系數(shù)a和b即可。

設(shè)R-Y信號(hào)壓縮系數(shù)為a，B-Y壓縮系數(shù)為b。用超量最多的黃色和青色來確定a和b。當(dāng)傳送黃色時(shí)，

(3-10)當(dāng)傳送青色時(shí)，

聯(lián)立解式(3-10)、(3-11)，求得a=0.877，b=0.493。

(3-11)

壓縮后的色差信號(hào)R-Y用V表示，壓縮后的色差信號(hào)B-Y用U表示：(3-12)

(3-13)用U、V信號(hào)去調(diào)制副載波，這樣彩色電視色度信號(hào)表示式為：

(3-14)

(3-15)

(3-16)

(3-17)壓縮后的標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)各色調(diào)的色差信號(hào)U、V和色度信號(hào)的振幅Fm、相角φ列于表3-2。

表3-2壓縮后的100-0-100-0彩條信號(hào)值3.4NTSC制副載波的1/2行頻間置思考題：亮度信號(hào)和色度信號(hào)在傳輸過程中是單獨(dú)占有各自頻帶，還是共用一個(gè)頻帶傳輸？㈠

亮度信號(hào)的頻譜矩形脈沖波的頻譜假設(shè)傳輸下圖(a)所示的靜止圖像，對(duì)應(yīng)信號(hào)頻譜如(c)所示?！锟偨Y(jié)出兩條重要規(guī)律①頻譜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場(chǎng)頻fv倍數(shù)的譜線稱為場(chǎng)譜線。②諧波次數(shù)越多(即頻率越高)，幅度越小，譜線越低。(a)一場(chǎng)內(nèi)亮度變化一次(b)一行內(nèi)亮度變化一次(c)水平和垂直都有亮度變化，信號(hào)波形是受場(chǎng)頻方波調(diào)制過的行頻方波㈡頻譜間置原理及色副載波頻率的選擇①頻譜間置原理（頻譜交錯(cuò)原理）對(duì)于同一幅圖像，色度信號(hào)與亮度信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，通過精確選定色副載波的頻率，可使色度信號(hào)的各譜線群正好插在亮度信號(hào)各譜線群中間。頻譜間置的目的？亮度信號(hào)與色度信號(hào)傳輸時(shí)占用一個(gè)頻帶。頻譜間置實(shí)現(xiàn)的方法？調(diào)幅的方法（時(shí)域相乘，頻域卷積，即頻譜周期延拓）。圖2-21頻譜間置原理②

色副載波頻率的選擇原則※

(a)應(yīng)為半行頻的奇數(shù)倍。這樣色差信號(hào)的頻譜才能在亮度信號(hào)各主譜線之間的中縫插入，這種方式稱為1/2行頻間置。

(b)應(yīng)選在亮度信號(hào)頻帶的高端。因?yàn)榱炼刃盘?hào)高端的能量較小，頻譜的空隙較大，插入色度信號(hào)的頻譜后，色度信號(hào)與亮度信號(hào)的相互干擾小。

(c)頻率不能太高。應(yīng)該使調(diào)制后的色差信號(hào)的上邊帶不超過亮度信號(hào)頻譜的高端，也就是不能大于6MHz，否則達(dá)不到兼容的目的。3.5NTSC制總結(jié)

①

色度信號(hào)的組成方式最簡單，解碼電路也最簡單，容易集成化，容易降低接收機(jī)的生產(chǎn)成本。

②采用1/2行間置，亮度信號(hào)與色度信號(hào)頻譜以最大間距錯(cuò)開，兼容性能好，亮度竄色少，容易實(shí)現(xiàn)亮度信號(hào)和色度信號(hào)的分離。

NTSC制優(yōu)點(diǎn)

①相位失真比較敏感，即色度信號(hào)的相位失真對(duì)重現(xiàn)彩色的色調(diào)有明顯影響，這種微分相位失真不能