電視技術(shù)課件-兼容制彩色電視技術(shù)

兼容制彩色電視技術(shù)2.1三基色原理

2.2兼容制彩色電機(jī)技術(shù)2.3彩色電視信號的編碼與制式

2.1三基色原理

2.1.1可見光與彩色三要素…1.光與色光是一種物質(zhì)，它可以電磁波的形式進(jìn)行傳播，它是電磁輻射中的一小部分。電磁波的頻率范圍很寬，其范圍為105~1025Hz。在整個電磁輻射波譜上,只有極小一部分能夠被人眼所看到，即能產(chǎn)生視覺，將這一小部分稱為可見光譜，其波長范圍在380—780nm(毫微米)之間。如圖1-1所示。下一頁2.1三基色原理2.物體的顏色彩色來源于光，所以人眼對于一個物體的彩色感覺必然與照射該物體的光源有著密切的關(guān)系。物體呈現(xiàn)的顏色就是物體表面對照射光源中某些光譜成分的反射光對人眼所引起的視覺效果。對于透明物體，則是透射光所引起的視覺效果。所以，物體呈現(xiàn)的顏色不僅與物體本身吸收與反射某種光譜的屬性有關(guān)，同時與照射光源的屬性也有關(guān)。在沒有任何光源照射的黑夜里，任何物體都呈現(xiàn)為黑色。下一頁上一頁2.1三基色原理3.彩色三要素：亮度、色調(diào)和色飽和度稱為彩色三要素。任何一種彩色對人眼引起的視覺作用，都可以用彩色三要素來描述。①亮度是指人眼所感覺的彩色的明暗程度，亮度主要取決于光的強(qiáng)度，還與人眼的光譜響應(yīng)特性有關(guān)。②色調(diào)是指彩色的顏色類別，如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫分別表示不同的色調(diào)。③色飽和度是指彩色的深淺程度。同一色調(diào)的彩色，其色飽和度越高，顏色越深。下一頁上一頁2.1三基色原理2.1.2三基色原理及其應(yīng)用1．三基色原理在彩色電視技術(shù)中，以紅（R）、綠（G）、藍(lán)(B)為三基色。國際上規(guī)定紅光的波長取700nm，綠光的波長取546.1nm，藍(lán)光的波長取435.8nm為物理三基色。三基色原理的主要內(nèi)容有：

1)自然界的所有彩色幾乎都可用三種基色按一定的比例混合而成；反之，任何彩色也可分解為比例不同的三種基色；下一頁上一頁2.1三基色原理2)三種基色必須是相互獨(dú)立的，即任一基色不能由另外兩種基色混合而成；3)用三基色混合成的彩色，其色調(diào)和色飽和度皆由三基色的比例決定；4)混合色的亮度等于參與混色的基色的亮度的總和。2．混色法利用三種基色按不同比例混合來獲得彩色的方法叫就是混色法。有相加混色和相減兩種方法。彩色電視技術(shù)中使用的是相加混色法。下一頁上一頁2.1三基色原理1）空間混色法：當(dāng)將三種基色光分別投射到同一表面相鄰近的三個點上時，由于人眼的彩色分辨力較差，因此只要這三個點的距離足夠近，人眼就分辨不清是由三個基色小點構(gòu)成的，而感覺到的則是三種基色的混合色．這就是空間混色法。2）時間混色法：當(dāng)將三種基色光按一定順序快速輪換地投射到同一位置時，如果輪換的速度足夠快，則由于人眼視覺的暫留效應(yīng)，人眼所感覺到的將是三種基色光的混合色，這就是時間混色法。下一頁上一頁2.1三基色原理3）生理混色法：當(dāng)兩只眼睛分別看兩個不同彩色的景物時，也會產(chǎn)生混色觀覺．這便是生理混色法。

3．亮度方程顯像三基色要混合成白光，所需光通量之比是由所選用的標(biāo)準(zhǔn)白光和所選三基色的不同而決定的。目前彩色電視中，NTSC制顯像三基色熒光粉配制光通量為1lm(流明)C白光的方程式為：

Y=0.299R+0.587G+0.114B

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2.2兼容制彩色電視機(jī)技術(shù)

2.2.1兼容性所謂兼容是指黑白與彩色電視機(jī)可以相互接收對方電視臺的信號。1.兼容的必備條件

由于彩色電視是黑白電視技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此，要實現(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)所傳送的電視信號中應(yīng)有亮度信號和色度信號兩部分。(2)彩色電視信號通道的頻率特性應(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，下一頁上一頁

2.2兼容制彩色電視機(jī)技術(shù)

相同的輔助信號及參數(shù)。(4)應(yīng)盡可能地減小黑白電視機(jī)收看彩色節(jié)目時的彩色干擾，以及彩色電視中色度信號對亮度信號的干擾。2.兼容制彩色電視發(fā)送的信號兼容制彩色電視發(fā)送的圖像信號是一個亮度信號和兩個色差信號。兼容的條件之一就是要求彩色全電視信號和黑白電視信號都同樣占有6MHz的帶寬。這就是說，對彩色電視來說，一般不直接傳送三個基色信號。因為單從占用頻帶來看，為了保證圖像清晰度，每一基色信號帶寬應(yīng)與黑白圖像信號相同，則三個基色所占頻帶總和為18MHz，因此，為了達(dá)到兼容目的，彩色電視中最好直接含有僅代表亮度信息而不含色度信息的亮度信號，然后再選擇兩種基色信號。

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2.2兼容制彩色電視機(jī)技術(shù)

1）彩色圖像的分解與三基色信號為了傳送彩色圖像，必須用攝像機(jī)將所攝景物分解成紅、綠、藍(lán)三基色，并轉(zhuǎn)換成電信號。如圖2-2所示。2）亮度信號為了實現(xiàn)兼容，彩色電視廣播必須傳送一個亮度信號。亮度信號是依據(jù)亮度公式由三基色電信號通過矩陣電路產(chǎn)生的，如圖2-3所示。3）色差信號下一頁上一頁

2.2兼容制彩色電視機(jī)技術(shù)

傳送色差信號的優(yōu)點:①兼容效果好。②能夠?qū)崿F(xiàn)恒定亮度原理。③有利于高頻混合。選用色差信號是有利于高頻混合的。為了在接收端能夠得到帶寬為6MHz的三個基色信號，只要將窄帶的色差信號混入一個6MHz全帶寬的亮度信號就可以達(dá)到混合高頻的目的。用亮度信號中的高頻分量代替基色信號中未被傳送的高頻分量。下一頁上一頁

2.2兼容制彩色電視機(jī)技術(shù)

3．頻帶壓縮與頻譜間置為了實現(xiàn)兼容，彩色電視臺既要傳送一個亮度信號，又要傳送兩個色差信號，而占有的帶寬又不能超過黑白電視所規(guī)定的0～6Mz范圍。這個問題要分兩步來解訣：一是壓縮色差信號的頻帶寬度，二是頻譜間置。1）色差信號頻帶的壓縮經(jīng)實驗怔明，人眼對彩色細(xì)節(jié)的分辨能力對比黑白亮度的分辨能力低。根據(jù)這一特性，在傳送亮度信號和色差信號的時候，就可以區(qū)別對待。

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2.2兼容制彩色電視機(jī)技術(shù)

2）頻譜間置（1）亮度信號的頻譜所謂頻譜，就是信號能量按頻率排列的圖形。當(dāng)傳送上半屏為白、下半屏為黑的靜止圖像時，它的信號波形為按場頻變化的矩形脈沖波。（2）頻譜間置色差信號與亮度信號具有相同的頻譜結(jié)構(gòu)，如圖2-4a、b所示，只是色差信號頻帶為0～1.3MHz．有83條主譜線。下一頁上一頁

2.3彩色電視信號的編碼與制式

為了實現(xiàn)兼容和完成彩色電視信號的傳送，必須將經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換而來的三基色電信號進(jìn)行組臺編排，這一過程叫做編碼。由于對彩色電視信號的處理方式不同，于是產(chǎn)生了不同的彩色電視制式。目前，世界上流行的彩色電視制式有NTSC制、PAL制、SECAM制三種。返回上一頁

2.3彩色電視信號的編碼與制式

2.3.1NTSC制彩色電視1．正交平衡調(diào)幅如前所述，要將色差信號調(diào)制到副載波上才能實現(xiàn)頻譜間置?？墒?，色差信號有兩個，副載波只用一個，怎樣進(jìn)行調(diào)制呢？NTSC制采用的是正交平衡調(diào)幅的方法。它是將正交調(diào)幅與平衡調(diào)幅結(jié)合起來,將兩個色差信號分別對正交的兩個副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅，由此得到已調(diào)信號，稱其為色度信號。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。下一頁

2.3彩色電視信號的編碼與制式

2）正交調(diào)幅將兩個調(diào)制信號分別對頻率相等、相位相差90°的兩個正交載波進(jìn)行調(diào)幅，然后再將這兩個調(diào)幅信號進(jìn)行矢量相加，從而得到的調(diào)幅信號稱為正交調(diào)幅信號，這一調(diào)制方式稱正交調(diào)幅。采用正交調(diào)幅是為了節(jié)約頻帶，使調(diào)制在同一載頻上的兩個信號能彼此獨(dú)立，串?dāng)_最小。

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2.3彩色電視信號的編碼與制式

3.色度信號的形成在將兩個色差信號分別對兩個正交的副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅之前，先對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆葔嚎s，這是不失真?zhèn)鬏斔枰摹嚎s后的色差信號分別用U和V表示，它們與壓縮前的色差信號UR-Y和UB-Y的關(guān)系是

U=0.493UR-YV=0.877UB-Y4.NTSC制彩色全電祝信號彩色全電視信號由亮度信號、色度信號、行場同步信號和行場消隱信號以及色同步信號組成。圖2-5給出了彩條圖案的負(fù)極性彩色全電視信號的波形。下一頁上一頁

2.3彩色電視信號的編碼與制式

5．NTSC制的色差信號及編碼過程世界上第一個用于彩色電視廣播，并在商業(yè)上取得成功的彩色電視制式。這一制式是正交平衡凋制之前，將被壓縮的色差信號U、V又進(jìn)行了一定的變換，從而產(chǎn)生了I、Qv信號，這樣做，可對色差信號的頻帶進(jìn)行進(jìn)一步的壓縮。1）I、Q色差信號對視覺特性研究表明，人眼對紅、黃之間顏色的分辨力最強(qiáng)；而對藍(lán)、品之間顏色的分辨力最弱。

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2.3彩色電視信號的編碼與制式

6.NTSC制編碼器NTSC制編碼方框圖如圖2-6所示。編碼器中，矩陣電路按式(2.20)、式(2.21)對R、G、B信號進(jìn)行線性組合，從而產(chǎn)生I、Q和Y信號。7.NTSC制主要性能(1)現(xiàn)有的三種兼容制彩色電視制式中，NTSC制色度信號組成方式最為簡單，因而解碼電路也最為簡單，易于集成化，特別是，在許多場合需要對電視信號進(jìn)行各種處理，因而NTSC制在實現(xiàn)各種處理也就簡單。下一頁上一頁

2.3彩色電視信號的編碼與制式

(2)NTSC制中采用1/2行間置，使亮度信號與色度信號頻譜以最大間距錯開，亮度串色影響因之減小，故兼容性好。(3)NTSC制色度信號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制一個最嚴(yán)重的問題，就是存在著相位敏感性，即存在著色度信號的相位失真對重現(xiàn)彩色圖像的色調(diào)的影響。下一頁上一頁

2.3彩色電視信號的編碼與制式

2.3.2PAL制彩色電視PAL制即逐行倒相制，由德國研制成功的，并干1967年正式使用。它是針對NTSC制相位誤差敏感的缺點而提出的。1．逐行倒相PAL制的色度信號也是由FV和FU兩個分量臺成的。2.PAL制對色調(diào)畸變的校正原理PAL制采用逐行倒相方式傳送色度信號,是為了補(bǔ)償NTSC制色度信號傳輸過程中產(chǎn)生相位失真而引起的色調(diào)畸變?，F(xiàn)結(jié)合圖2-7說明其校正原理。下一頁上一頁

2.3彩色電視信號的編碼與制式

3．PAL制色副載波頻率的選擇在PAL制中，由于FV逐行倒相，使FV的頻譜向?SC入平移了?H/2，與Y的頻譜重疊，如圖2-8(a)所示，這是不能允許的。為了使Y、FU、FV三個信號的頻譜錯開，PAL制采用行頻間置，即

?SC=（n–）?H(n為自然數(shù))

4.PAL制色同步信號PAL制色同步信號在頻率選取、幅度大小及時間位置上與NTSC制相同。

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2.3彩色電視信號的編碼與制式

5．PAL制編碼器PAL制編碼器框圖如圖2-9所示。其編碼過程簡述如下：（1）將三基色電信號R、G、B通過矩陣電路變成一個亮度信號和兩個色差信號。（2）在亮度信號通道．讓亮度信號通過一個4.43MHz陷波器．濾除亮度信號中的4.43MHz頻率成分，以避免它干擾色度信號。

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2.3彩色電視信號的編碼與制式

（3）兩色差信號經(jīng)頻帶和幅度壓縮后，得V信號和U信號。（4）V信號與＋K脈沖混臺后，對副載波±cosωSCt進(jìn)行平衡調(diào)幅，得到已調(diào)信號±FV和V路色同步信號分量Fbv；U信號與–K脈沖混臺后，對副載波sinωSCt進(jìn)行平衡調(diào)幅，得到已調(diào)信號FU凡和U路色同步信號分量Fbu。

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2.3彩色電視信號的編碼與制式

（5）為了得到±cosωSCt副載波，需用90o移相、180o移相和PAL開關(guān)電路。（6）色度信號（F）、色同步信號（B）、亮度信號（Y）、行場同步和行場消隱信號（A+S），經(jīng)混疊加混合后得到彩色全電視信號FBAS。6.PAL制的主要性能特點根據(jù)以上分析，可以對PAL制的性能作如下小結(jié)。

(1)克服了NTSC制相位敏感的缺點。

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2.3彩色電視信號的編碼與制式

(2)PAL制采用1/4行間置再加25Hz確定副載波，有效地實現(xiàn)了亮度信號與色度信號的頻譜交錯，因而有較好的兼容性。

(3)由于NTSC制是1/2行間置，PAL制為1/4行間置。二者相比實現(xiàn)PAL信號的亮色分離要比NTSC制困難，且分離質(zhì)量也較差。(4)存在行順序效應(yīng)，即“百葉窗”效應(yīng)。產(chǎn)生行順序效應(yīng)的內(nèi)因是色度信號逐行倒相，外因是傳輸誤差或解碼電路中的各種誤差。下一頁上一頁

2.3彩色電視信號的編碼與制式

2.3.3SECAM制彩色電視簡介SECAM制干1966年在法罔首先使用。它也是為了克服NTSC制的相位敏感性而設(shè)計的。這種制式將兩個色差信號對兩個頻率不同的副載波進(jìn)行調(diào)頻，然后逐行輪換插入亮度信號的高頻端，形成彩色電視信號。這種制式接收機(jī)的電路也較復(fù)雜，圖像質(zhì)量較差。SECAM制的主要特點：下一頁上一頁

2.3彩色電視信號的編碼與制式

(1)在NTSC和PAL制中，兩個色度信號是同時傳送的。(2)SECAM制中，發(fā)送端對(R-Y)和(B-Y)兩個色差信號采用了行輪換調(diào)頻的方式。(3)為了傳送兩個色度分量，就必須采用兩個副載波頻率。(4)SECAM制逐行輪換傳送色差信號，使彩色垂直清晰度下降。對有垂直快速運(yùn)動的畫面，其影響將有所反映。返回上一頁2.3彩色電視信號的編碼與制式2.3.4彩色電視系統(tǒng)的多制式目前世界上的廣播電視系統(tǒng)包括三種彩色制式和14種黑白制式。按彩電制式分有PAL、SECAM、NTSC三種；按第二伴音中頻信號的頻率分有4.5MHz(M