彩色電視信號(hào)的編碼

彩色電視機(jī)原理主講：黃勝忠二零零七年七月2024/3/61彩色電視信號(hào)的編碼第一章

彩色電視信號(hào)的編碼

2024/3/62彩色電視信號(hào)的編碼

內(nèi)容概要：電視傳送圖像的方法借助了無線電廣播、傳真與電影三大技術(shù)：1.對(duì)圖像信號(hào)的傳輸方法借助于無線電廣播技術(shù)；2.如何將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訄D像借助于傳真技術(shù)；3.對(duì)活動(dòng)圖像的傳輸方法借助于電影技術(shù)。第一節(jié)電視傳像技術(shù)2024/3/63彩色電視信號(hào)的編碼一.無線電廣播的傳送過程麥克風(fēng)調(diào)制器功率放大

載波發(fā)生器高頻放大器解調(diào)器

音頻放大器發(fā)送端：接收端：2024/3/64彩色電視信號(hào)的編碼二、電視信號(hào)的傳送過程調(diào)制器功率放大

載波發(fā)生器調(diào)制器功率放大

載波發(fā)生器雙工器麥克風(fēng)攝像頭發(fā)送端：2024/3/65彩色電視信號(hào)的編碼

公共通道（選頻、放大變頻）伴音解調(diào)放大圖像解調(diào)放大CRT接收端：2024/3/66彩色電視信號(hào)的編碼第一步：首先將圖像分解成若干行，每行又分解成許多個(gè)像素點(diǎn)。第二步：按照像素的排列順序，從左向右，從上往下依次進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換—即用電壓的高低代表圖象的明暗，從而得到一個(gè)隨時(shí)間而變化的電壓。第三步：將代表圖像明暗的電信號(hào)調(diào)制在高頻載波上發(fā)射。

1234567891011121314三、傳真照片的傳送t第六行t第二行1233455677899101111121324681012142024/3/67彩色電視信號(hào)的編碼圖像分解實(shí)例2024/3/68彩色電視信號(hào)的編碼四、電影對(duì)活動(dòng)圖像的傳送利用人眼的視覺暫留作用，每秒傳送24幅圖像，每幅圖像又用遮光技術(shù)讓觀眾看兩次。這樣，觀眾每秒實(shí)際看到了48幅圖像。

2024/3/69彩色電視信號(hào)的編碼五、電視對(duì)活動(dòng)圖像的傳送為了克服電源干擾，采用與電源頻率同步的方案。即每秒傳送25（或30）幀圖象，每幀圖象又用隔行掃描的方法，分兩場(chǎng)傳送。2024/3/610彩色電視信號(hào)的編碼六、電子掃描概念1、電子掃描：電子在屏幕上從左向右、從上往下作有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)稱為電子掃描。2、行掃描與場(chǎng)掃描電子在水平方向的掃描運(yùn)動(dòng)稱為行掃描；而電子在垂直方向的掃描運(yùn)動(dòng)稱為場(chǎng)掃描。2024/3/611彩色電視信號(hào)的編碼3、正程與逆程電子從左邊向右邊的掃描運(yùn)動(dòng)稱為行掃描正程；從右邊返回左邊的運(yùn)動(dòng)稱為行掃描逆程。同理，電子從上邊往下邊的掃描運(yùn)動(dòng)稱為場(chǎng)掃描正程；從下邊返回上邊的掃描運(yùn)動(dòng)稱為場(chǎng)掃描逆程。電視廣播中還規(guī)定，只在行場(chǎng)掃描正程傳送圖像。2024/3/612彩色電視信號(hào)的編碼4、逐行掃描與隔行掃描1).逐行掃描：按照?qǐng)D象的行結(jié)構(gòu)，一行一行地依次掃描完一幀圖像的方法稱為逐行掃描。2).隔行掃描：按照?qǐng)D像的行結(jié)構(gòu)，將一幀圖象分為奇數(shù)場(chǎng)與偶數(shù)場(chǎng)兩場(chǎng)（由所有奇數(shù)行組成的一場(chǎng)叫奇數(shù)場(chǎng)，由所有偶數(shù)行組成的場(chǎng)叫偶數(shù)場(chǎng)），在傳送時(shí)先傳送奇數(shù)場(chǎng)，再傳送偶數(shù)場(chǎng)，兩場(chǎng)鑲嵌在一起，合成一幅完整的圖像。2024/3/613彩色電視信號(hào)的編碼隔行掃描的行結(jié)構(gòu)圖：偶數(shù)場(chǎng)奇數(shù)場(chǎng)兩場(chǎng)合成后的圖像2024/3/614彩色電視信號(hào)的編碼七、我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)掃描參數(shù)的規(guī)定每幀圖像的總行數(shù)：625行行頻：15625Hz行掃描周期：64μS行正程時(shí)間：52μS行逆程時(shí)間：12μS場(chǎng)頻：50Hz場(chǎng)掃描周期：20mS2024/3/615彩色電視信號(hào)的編碼八、全電視信號(hào)1.組成：圖象信號(hào)、復(fù)合同步信號(hào)、復(fù)合消隱信號(hào)。2.對(duì)照表:組成圖象信號(hào)復(fù)合同步復(fù)合消隱作用代表圖象明暗使圖像穩(wěn)定消除回掃亮線出現(xiàn)時(shí)間正程逆程逆程幅度20～75﹪100﹪75﹪2024/3/616彩色電視信號(hào)的編碼3.波形見P12頁圖1-102024/3/617彩色電視信號(hào)的編碼九、電視信號(hào)的調(diào)制與發(fā)送1、調(diào)制與解調(diào)（1）調(diào)制：將代表圖象或聲音的電信號(hào)裝載到高頻載波上去的過程。（2）解調(diào)：從高頻載波上取出調(diào)制信號(hào)的過程。2、調(diào)制方法由于高頻載波為等幅的正弦交流電，確定一個(gè)正弦交流電的三要素為振幅、頻率和初相位，因此，調(diào)制有三種基本方法：調(diào)幅、調(diào)頻與調(diào)相。2024/3/618彩色電視信號(hào)的編碼3、圖像與伴音的調(diào)制方法我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：圖像對(duì)載波采用負(fù)極性調(diào)幅方式調(diào)制。伴音對(duì)載波采用調(diào)頻方式調(diào)制。伴音載頻比圖像載頻高6.5MHz。在發(fā)送時(shí)，圖像信號(hào)用殘留邊帶方式發(fā)送。2024/3/619彩色電視信號(hào)的編碼第二節(jié)

彩色電視圖像的傳輸2024/3/620彩色電視信號(hào)的編碼一、三基色原理棱鏡太陽光白光的分解紅橙黃綠青蘭紫1、白光的分解與合成用棱鏡可將一束白光分解為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫七色光。反之，由紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫七色光也可合成白光。2024/3/621彩色電視信號(hào)的編碼2、彩色三要素亮度：彩色光的明暗程度。色調(diào)：彩色光的種類。不同波長(zhǎng)的光具有不同的色調(diào)。色飽和度：彩色光的濃淡程度。或說成是彩色光被白光沖淡的程度。2024/3/622彩色電視信號(hào)的編碼3、三基色原理的理論基礎(chǔ)不同波長(zhǎng)的光給人以不同的色感若有兩種不同波長(zhǎng)的光同時(shí)作用于人眼時(shí)，往往會(huì)引起與另一種單色光相同的色感。結(jié)論：對(duì)于自然界千變?nèi)f化的景物，無需按其真實(shí)的波長(zhǎng)與強(qiáng)度去進(jìn)行傳送，而只需傳送能合成它的三基色就可以了.2024/3/623彩色電視信號(hào)的編碼4、三基色的選擇三基色的選擇方法不是唯一的，只是要求三基色必須相互獨(dú)立，而且能合成自然界中的絕大多數(shù)彩色。繪畫中選擇紅、黃、藍(lán)作為三基色，而彩色電視中則選擇紅、綠、藍(lán)作為三基色。彩色電視中選擇紅、綠、藍(lán)作為三基色，主要是考慮到這三基色熒光粉容易制造和這三種熒光粉性能穩(wěn)定。2024/3/624彩色電視信號(hào)的編碼5、混色法1）、混色法的種類：（1）.相加混色法：

三基色光按照一定比例相加，混合出其它彩色的方法。（2）.相減混色法：

從白光中減去某些色得到另一些彩色的方法。2024/3/625彩色電視信號(hào)的編碼2）、相加混色圖紅色＋綠色＝黃色紅色＋蘭色＝紫色綠色＋蘭色＝青色紅＋綠＋蘭＝白色互補(bǔ)色：如果兩色相加能合成白色，則稱這兩色互為補(bǔ)色。相加混色圖2024/3/626彩色電視信號(hào)的編碼6、彩色圖像的分解2024/3/627彩色電視信號(hào)的編碼7、彩色圖像的合成2024/3/628彩色電視信號(hào)的編碼二、廣播電視制式黑白電視開播以來，各國(guó)都在發(fā)展自己的電視系統(tǒng)，以至于形成了14種黑白電視制式。1966年，國(guó)際無線電咨詢委員會(huì)（CCIR）奧斯陸大會(huì)上企圖統(tǒng)一制式，但是沒有成功。在彩色電視開播后，淘汰了4種制式，（被淘汰的四種制式為A、C、E、F）目前還有10種黑白制式在廣播，他們是M、N、B/G、H、I、D/K、K1、L。1、黑白電視制式2024/3/629彩色電視信號(hào)的編碼2、多制式彩電中處理的六種制式（1）.多制式彩電中處理的六種制式為：M、B/G、I、D/K。（2）.共同點(diǎn)：a.視頻信號(hào)對(duì)載波采用負(fù)極性調(diào)幅。即圖像信號(hào)電壓越高，所代表的圖像越暗。b.伴音對(duì)載波的調(diào)制方式為調(diào)頻。即聲音越大，頻偏越大。2024/3/630彩色電視信號(hào)的編碼a.伴音第二中頻M制為4.5MHz、B/G制為5.5MHz、I制為6MHz、D/K制為6.5MHz。。b.場(chǎng)頻M制為60Hz、其余為50Hz。c.每幀圖像分解的行數(shù)M制為525行，其余為625行。d.行頻M制為15734Hz、其余為15625Hz。e.射頻帶寬M制為6MHz、B制為7MHz、其余為8MHz。（3）.不同點(diǎn)：2024/3/631彩色電視信號(hào)的編碼3、三大兼容彩色制式1、兼容：彩色電視廣播黑白電視機(jī)能正常接收黑白電視廣播彩色電視機(jī)也能正常接收2024/3/632彩色電視信號(hào)的編碼2、三大兼容彩色制式的提出1953年由美國(guó)提出的NTSC制（又叫正交平衡調(diào)幅制）1962年由西德科學(xué)家勃魯赫提出了PAL制（又叫逐行倒相正交平衡調(diào)幅制）1956年由法國(guó)人亨利－弗朗斯提出了SECAM制（又叫調(diào)頻行輪換制或叫順序－同時(shí)制）2024/3/633彩色電視信號(hào)的編碼4、三大彩色制式的特點(diǎn)（1）、都傳送一個(gè)亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)R-Y與B-Y。（2）、為了實(shí)現(xiàn)兼容，要對(duì)兩色差信號(hào)進(jìn)行頻帶壓縮和幅度壓縮。（3）、兩個(gè)色差信號(hào)都是先調(diào)制在副載波上，在與亮度信號(hào)疊加，合成彩色全電視信號(hào)。1）、共同點(diǎn)2024/3/634彩色電視信號(hào)的編碼2、不同點(diǎn)（1）.色副載波頻率不同（N制：3.58MHz；P制：4.43MHz；S制：fsR=4.406MHz,fsB=4.25MHz。（2）.色差信號(hào)對(duì)副載波的調(diào)制方法不同（N制和P制為平衡調(diào)幅；S制為調(diào)頻）。（3）.色同步信號(hào)的頻率、初相位和調(diào)制方法不同（N制：3.58MHz／1800／平衡調(diào)幅；P制：4.43MHz／1800±450／平衡調(diào)幅；S制：4.406MHz／調(diào)頻。2024/3/635彩色電視信號(hào)的編碼第三節(jié)

NTSC制電視信號(hào)的編碼2024/3/636彩色電視信號(hào)的編碼一、亮度信號(hào)與色差信號(hào)的產(chǎn)生1、亮度方程表達(dá)式：Y=0.30R＋0.59G＋0.11B電壓表達(dá)式：EY=0.30ER＋0.59EG＋0.11EB2、亮度信號(hào)的產(chǎn)生：根據(jù)亮度方程的電壓表達(dá)式，用三基色電壓按比例相加而得到。2024/3/637彩色電視信號(hào)的編碼3、色差信號(hào)的產(chǎn)生：ER-Y＝ER－EY＝ER－（0.30ER＋0.59EG＋0.11EB）

＝0.70ER－0.59EG－0.11EB同理：EB-Y＝－0.30ER－0.59EG＋0.89EBEG-Y在接收機(jī)中用ER-Y和EB-Y還原：EG-Y=-0.51ER-Y-0.19EB-Y2024/3/638彩色電視信號(hào)的編碼二、頻帶壓縮與頻譜間置為了實(shí)現(xiàn)“兼容”，在與黑白電視廣播相同的頻帶下傳送彩色信息，必須對(duì)彩色信號(hào)進(jìn)行頻帶壓縮。人眼分辨黑白圖像細(xì)節(jié)的能力強(qiáng)，分辨彩色圖像細(xì)節(jié)的能力弱，因此，只對(duì)色度信號(hào)進(jìn)行頻帶壓縮。壓縮后，亮度信號(hào)仍用6MHz傳送，而兩色差信號(hào)則用1.3MHz傳送。1、頻帶壓縮2024/3/639彩色電視信號(hào)的編碼2、頻譜間置亮度信號(hào)與色度信號(hào)的頻譜都是以行頻和場(chǎng)頻為間隔的不連續(xù)頻譜。如果能將色度信號(hào)的頻譜插到亮度信號(hào)頻譜的間隙中去，就能實(shí)現(xiàn)在不展寬頻帶下同時(shí)傳送亮度信號(hào)與色度信號(hào)。實(shí)現(xiàn)方法：選擇一個(gè)“副載波”，使副載波頻率落在亮度信號(hào)頻譜的間隙中間，再將色差信號(hào)調(diào)制在該副載波上以后與亮度信號(hào)疊加。2024/3/640彩色電視信號(hào)的編碼2024/3/641彩色電視信號(hào)的編碼3、色副載波的選擇A.副載波的選擇原則：實(shí)現(xiàn)頻譜間置減小可見干擾B.NTSC制副載波的選擇方法：半行頻的奇數(shù)倍

即fS=(2n-1)·

fH/2＝（n－1/2）fH當(dāng)選n=228時(shí)，可算出fs=3583125Hz但這時(shí)會(huì)產(chǎn)生fs與伴音第二中頻之間的差拍干擾，為解決這種干擾，特將行頻由15750Hz改為15734.264Hz，而n仍取228，則可算出fs=3579545.06Hz。2024/3/642彩色電視信號(hào)的編碼三、平衡調(diào)幅與正交調(diào)制：1、平衡調(diào)幅的定義：平衡調(diào)幅是在普通調(diào)幅的基礎(chǔ)上將載波抑制掉的一種調(diào)幅方法。2.平衡調(diào)幅波的特點(diǎn)：（1）振幅與調(diào)制信號(hào)絕對(duì)值成正比（2）頻譜中不含載波分量（3）初相位由載波與調(diào)制信號(hào)共同決定，當(dāng)調(diào)制信號(hào)為正時(shí)，與載波同相，當(dāng)調(diào)制信號(hào)為負(fù)時(shí)，與載波反相。2024/3/643彩色電視信號(hào)的編碼調(diào)制信號(hào)載波

平衡調(diào)幅波3、

平衡調(diào)幅波的波形2024/3/644彩色電視信號(hào)的編碼4、正交調(diào)制1).定義：正交調(diào)制是指將兩個(gè)色差信號(hào)調(diào)制在兩個(gè)頻率相同，初相位相差90°的載波上，再相加合成為一個(gè)信號(hào)的方法。2).數(shù)學(xué)表達(dá)式：C=EB-Ysinωt+ER-Ycosωt3).正交調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)：用一個(gè)載波同時(shí)傳送兩個(gè)信號(hào)而不產(chǎn)生相互干擾，而且接收端也容易將兩個(gè)信號(hào)分開。2024/3/645彩色電視信號(hào)的編碼5、色度信號(hào)的矢量合成色信號(hào)是一個(gè)既調(diào)幅又調(diào)相的信號(hào)。幅度變化代表色飽和度的變化。相位（與X軸的夾角）變化代表色調(diào)的變化。CYXER-YEB-Y2024/3/646彩色電視信號(hào)的編碼四、色同步信號(hào)：1、作用：代表發(fā)送端被抑制了的副載波的頻率和相位，使接收機(jī)恢復(fù)的副載波與發(fā)送端被抑制的副載波同步。2、特點(diǎn)：安插在行消隱后肩，與行同步脈沖等幅，初相位為1800，具有10個(gè)周期的副載波群。行同步色同步行消隱2024/3/647彩色電視信號(hào)的編碼五、NTSC彩色全電視信號(hào)組成：亮度信號(hào)、色度信號(hào)、色同步信號(hào)、行／場(chǎng)同步信號(hào)、行／場(chǎng)消隱信號(hào)。為了進(jìn)一步壓縮頻帶，色差信號(hào)采用I／Q信號(hào)傳輸方式。I／Q信號(hào)是將V／U信號(hào)超前移相330而產(chǎn)生。I／Q信號(hào)仍然滿足正交關(guān)系。Q信號(hào)用0.5MHz雙邊帶傳輸，I信號(hào)用1.5MHz以殘留邊帶傳輸。2024/3/648彩色電視信號(hào)的編碼2024/3/649彩色電視信號(hào)的編碼第四節(jié)

PAL信號(hào)的編碼2024/3/650彩色電視信號(hào)的編碼一、PAL制的特點(diǎn)：在NTSC制的基礎(chǔ)上采用逐行倒相技術(shù)。

即：B-Y色差信號(hào)調(diào)制在00副載波上，R-Y色差信號(hào)一行調(diào)制在900副載波上，下一行調(diào)制在2700副載波上。且調(diào)制方法與NTSC制一樣，為平衡調(diào)幅。數(shù)學(xué)表達(dá)式：C=EB-YSinωt±ER-YCosωt2024/3/651彩色電視信號(hào)的編碼二.

PAL制副載波的選擇方法：

1／4行頻間置。即fs=(n-1/4)fH當(dāng)選n＝284時(shí)可算出：n＝4.43359375MHz為了克服干擾，增加25Hz(半場(chǎng)頻）偏置，實(shí)際為4.43361875MHz。2024/3/652彩色電視信號(hào)的編碼三、PAL制對(duì)相位失真的補(bǔ)