第二章 彩色電視基礎(chǔ)A

1、第二章 彩色電視基礎(chǔ)無線電波無線電波=3103可見光可見光f=105紅外線紅外線f=1010紫外線紫外線f=1015X射線射線f=1020宇宙射線宇宙射線f=1025=310-2=310-7=310-12=310-17=780(nm)(=7800 )=380(nm)(=3800 )頻率頻率Hz波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm)紅紅 橙橙藍(lán)藍(lán)紫紫黃黃綠綠青青圖圖2-1 電磁輻射波譜電磁輻射波譜同色異譜現(xiàn)象：色感相同的光，其光譜分布不一定相同。同色異譜現(xiàn)象：色感相同的光，其光譜分布不一定相同。結(jié)論：結(jié)論： 單色光可以由復(fù)合光來等效，復(fù)合光也可用其它復(fù)合單色光可以由復(fù)合光來等效，復(fù)合光也可用其它復(fù)合光來代替。人們可以

2、仿造出自然界中大多數(shù)彩色，而完全光來代替。人們可以仿造出自然界中大多數(shù)彩色，而完全不必考慮仿造彩色與原彩色光譜分布有何不同。這是實(shí)現(xiàn)不必考慮仿造彩色與原彩色光譜分布有何不同。這是實(shí)現(xiàn)彩色正確重現(xiàn)的依據(jù)。在彩色重現(xiàn)過程中，并不要求（也彩色正確重現(xiàn)的依據(jù)。在彩色重現(xiàn)過程中，并不要求（也做不到）重現(xiàn)出原彩色的光譜分布，而重要的是重現(xiàn)彩色做不到）重現(xiàn)出原彩色的光譜分布，而重要的是重現(xiàn)彩色光與原彩色光有相同的彩色感覺。光與原彩色光有相同的彩色感覺。三基色選擇原則：三基色選擇原則：必須是必須是互相獨(dú)立互相獨(dú)立的。的。三基色配色的三基色配色的色域要大色域要大。（即盡可能混。（即盡可能混配出豐富的彩色）配出豐

3、富的彩色）混合光的混合光的亮度要大亮度要大。 根據(jù)上述原則，彩色電視中選取根據(jù)上述原則，彩色電視中選取R G BR G B作三作三基色。基色。 它把傳送具有千差萬別，瞬息萬變的彩色光的任它把傳送具有千差萬別，瞬息萬變的彩色光的任務(wù)簡(jiǎn)化為傳送三個(gè)信號(hào)，大大簡(jiǎn)化了彩色電視的傳送務(wù)簡(jiǎn)化為傳送三個(gè)信號(hào)，大大簡(jiǎn)化了彩色電視的傳送，從而奠定了彩色電視的基礎(chǔ)，使彩色電視的實(shí)現(xiàn)成，從而奠定了彩色電視的基礎(chǔ)，使彩色電視的實(shí)現(xiàn)成為可能。為可能。三基色原理的意義：三基色原理的意義： 間接混色法間接混色法: : 時(shí)間混色法時(shí)間混色法：三基色光按一定的時(shí)間順序快速投射到：三基色光按一定的時(shí)間順序快速投射到同一表面上，在

4、交替速度足夠快時(shí)，人眼將產(chǎn)生與直同一表面上，在交替速度足夠快時(shí)，人眼將產(chǎn)生與直接混色法相同的彩色感覺。接混色法相同的彩色感覺。 直接混色法直接混色法：將三基色光同時(shí)投射到一個(gè)全反射表面：將三基色光同時(shí)投射到一個(gè)全反射表面上，直接得到各種不同彩色光的方法。上，直接得到各種不同彩色光的方法。說明：時(shí)間混色法利用了人眼的視覺惰性。說明：時(shí)間混色法利用了人眼的視覺惰性。 空間混色法空間混色法：三基色光分別投射到同一表面上三個(gè)相鄰：三基色光分別投射到同一表面上三個(gè)相鄰點(diǎn)上只要這些點(diǎn)相距足夠近，就能產(chǎn)生與直接混色法相點(diǎn)上只要這些點(diǎn)相距足夠近，就能產(chǎn)生與直接混色法相同的彩色感覺。同的彩色感覺。生理混色法生理

5、混色法：利用兩只眼睛同時(shí)觀看兩種不同顏色的同：利用兩只眼睛同時(shí)觀看兩種不同顏色的同一景物，兩種彩色印象在人的頭腦中產(chǎn)生混色效果，此一景物，兩種彩色印象在人的頭腦中產(chǎn)生混色效果，此方法稱生理混色法。方法稱生理混色法。 空間混色法利用了人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)空間分辯率有限的特性?？臻g混色法利用了人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)空間分辯率有限的特性。彩色電視顯象管就是采用了空間混色法。彩色電視顯象管就是采用了空間混色法。 相減混色法相減混色法6508. 51332211rmrmrm6508. 51332211gmgmgm6508. 51332211bmbmbm3282. 01m0908. 02m114. 03m0009. 0

6、0912. 04185. 0BGRX0025. 02524. 0158. 0BGRY1786. 00157. 00828. 0BGRZ RR+GG+BB= XX+YY+ZZ即 R R + G G + B B = X 0 . 4 1 8 5 R -0.0912G+0.0009B +Y-0.158R+0.2524G-0.0025B +Z-0.0828R+0.0157G+0.1786B整理可得 0.4185X-0.158Y-0.0828Z=R -0.0912X+0.2524Y+0.0157Z=G 0.0009X-0.0025Y+0.1786Z=B解上列方程組可得 X=2.7689R+1.7518G+

7、1.1302B Y=1.000R+4.5907G+0.0601B Z=0.0565G+5.5943Bbgrx1302. 17518. 17689. 2bgry0601. 05907. 40000. 1bgz5943. 50565. 0 1111111ZzmYymXxmRe 1222222ZzmYymXxmGe 1333333ZzmYymXxmBe)(332211Xxmxmxm)(332211Yymymym)(332211Zzmzmzm+= Fc白白白CccccccFZzmYymXxm164. 3316. 011ccym 0.9810X+1Y+1.1835Z=FC白（1光瓦） 9810. 033

8、2211xmxmxm1332211ymymym1835. 1332211zmzmzm9060. 01m8286. 02m4320. 13m Re=0.607X+0.299Y Ge=0.174X+0.587Y+0.066Z Be=0.200X+0.114Y+1.116Z X= 1.910Re-0.985Ge+0.058Be Y=-0.532Re+1.999Ge-0.118Be Z= -0.288Re-0.028Ge+0.897Be X=0.607Re+0.174Ge+0.200Be Y=0.299Re+0.587Ge+0.114Be Z=0.066Ge+1.116Be Re= 1.910X-0.

9、532Y-0.288Z Ge=-0.985X+1.999Y-0.028Z Be= 0.058X-0.118Y+0.897Z)(4758. 0)(3934. 1)(0634. 3)(zyxre)(0416. 0)(8760. 1)(9693. 0)(zyxge)(0691. 1)(2288. 0)(0679. 0)(zyxbe所謂兼容所謂兼容-是指彩色電視和黑白電視系統(tǒng)能是指彩色電視和黑白電視系統(tǒng)能互相收看。互相收看。廣義有兩層含義：正兼容廣義有兩層含義：正兼容-指普通指普通黑白電黑白電視接收機(jī)視接收機(jī)能接收能接收彩色電視信號(hào)彩色電視信號(hào)，而顯示通常，而顯示通常質(zhì)量的質(zhì)量的黑白圖象黑白圖象。 逆

10、兼容逆兼容-指指彩色電視接收機(jī)彩色電視接收機(jī)也能接收黑白也能接收黑白電視信號(hào)，但這時(shí)在彩色熒光屏上顯示的只電視信號(hào)，但這時(shí)在彩色熒光屏上顯示的只是是黑白圖象黑白圖象。兼容的含義兼容的含義彩色電視信號(hào)彩色電視信號(hào)黑白電視信號(hào)黑白電視信號(hào)正兼容正兼容逆兼容逆兼容彩色電視機(jī)彩色電視機(jī)黑白電視機(jī)黑白電視機(jī)黑白圖象黑白圖象狹義上把前者叫正兼容，后者叫逆兼容。狹義上把前者叫正兼容，后者叫逆兼容。具體地說：具體地說：（1 1）彩色電視只能占用和黑白電視相同的頻帶；）彩色電視只能占用和黑白電視相同的頻帶；（2 2）與黑白電視有相同的伴音和圖象載頻，采用）與黑白電視有相同的伴音和圖象載頻，采用同樣的掃描頻率，采

11、用同樣的行、場(chǎng)同步信號(hào)；同樣的掃描頻率，采用同樣的行、場(chǎng)同步信號(hào)；（3 3）包含一個(gè)基本的亮度信號(hào)，傳送同一景象時(shí)）包含一個(gè)基本的亮度信號(hào)，傳送同一景象時(shí)，該亮度信號(hào)與黑白電視圖象信號(hào)相同；，該亮度信號(hào)與黑白電視圖象信號(hào)相同；兼容的必備條件兼容的必備條件籠統(tǒng)地說：彩色電視系統(tǒng)既具有黑白電視有關(guān)的籠統(tǒng)地說：彩色電視系統(tǒng)既具有黑白電視有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，又具有傳輸色信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)，又具有傳輸色信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)。（3 3）包含一個(gè)基本的亮度信號(hào)，傳送同一景象時(shí)，）包含一個(gè)基本的亮度信號(hào)，傳送同一景象時(shí)，該亮度信號(hào)與黑白電視圖象信號(hào)相同；該亮度信號(hào)與黑白電視圖象信號(hào)相同；（4 4）色度信號(hào)用一個(gè)輔助信號(hào)傳送，以便

12、接收機(jī)色度信號(hào)用一個(gè)輔助信號(hào)傳送，以便接收機(jī)中亮度信號(hào)和色度信號(hào)分離；中亮度信號(hào)和色度信號(hào)分離；（5 5）傳送的色度信號(hào)不應(yīng)在黑白電視機(jī)屏幕上產(chǎn)傳送的色度信號(hào)不應(yīng)在黑白電視機(jī)屏幕上產(chǎn)生可見的干擾。生可見的干擾。 （1） 以以Y Y，R-YR-Y，B-YB-Y（或（或Y Y，I I，Q Q）作為傳輸三基色作為傳輸三基色 （2 2）采用大面積著色原理采用大面積著色原理 （3 3）采用頻譜間置原理采用頻譜間置原理 （4 4）采用正交平調(diào)原理采用正交平調(diào)原理第一，這三個(gè)信號(hào)的帶寬與相同掃描制式下的黑第一，這三個(gè)信號(hào)的帶寬與相同掃描制式下的黑白電視信號(hào)相同，不易在與黑白電視信道帶寬相白電視信號(hào)相同，不易

13、在與黑白電視信道帶寬相同的彩色信道中傳送。同的彩色信道中傳送。第二，直接傳輸三個(gè)基色信號(hào)時(shí)，沒有單獨(dú)的亮第二，直接傳輸三個(gè)基色信號(hào)時(shí)，沒有單獨(dú)的亮度信號(hào)供黑白電視機(jī)接收，顯然也不滿足前述的度信號(hào)供黑白電視機(jī)接收，顯然也不滿足前述的第三項(xiàng)要求。第三項(xiàng)要求。 為何不直接傳輸為何不直接傳輸R R、G G、B B三基色信號(hào)？三基色信號(hào)？ （1 1）人眼對(duì)黑白細(xì)節(jié)的分辨力遠(yuǎn)大）人眼對(duì)黑白細(xì)節(jié)的分辨力遠(yuǎn)大于對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力。即人眼較容易于對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力。即人眼較容易辨別出彩色圖象細(xì)節(jié)部分的明暗程度，辨別出彩色圖象細(xì)節(jié)部分的明暗程度，而不容易辨別出細(xì)節(jié)部分的顏色差別。而不容易辨別出細(xì)節(jié)部分的顏色差別。

14、（2 2）人眼對(duì)不同色調(diào)的細(xì)節(jié)的分辨力）人眼對(duì)不同色調(diào)的細(xì)節(jié)的分辨力也不同。也不同。 根據(jù)人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)分辨力比對(duì)黑根據(jù)人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)分辨力比對(duì)黑白細(xì)節(jié)分辨力低的特點(diǎn)，彩色電視系統(tǒng)白細(xì)節(jié)分辨力低的特點(diǎn)，彩色電視系統(tǒng)在傳送彩色景象時(shí)，可以只傳送一個(gè)粗在傳送彩色景象時(shí)，可以只傳送一個(gè)粗線條（大面積）的彩色圖象，并配以亮線條（大面積）的彩色圖象，并配以亮度細(xì)節(jié)。這一原理稱大面積著色原理。度細(xì)節(jié)。這一原理稱大面積著色原理。 根據(jù)大面積著色原理，分別用寬、根據(jù)大面積著色原理，分別用寬、窄帶傳送亮、色信號(hào)，在接收端亮色相窄帶傳送亮、色信號(hào)，在接收端亮色相加而復(fù)原為三基色信號(hào)時(shí)，將同一個(gè)亮加而復(fù)原為三基色信

15、號(hào)時(shí)，將同一個(gè)亮度信號(hào)中的高頻分量分別混入三基色信度信號(hào)中的高頻分量分別混入三基色信號(hào)中去，這就是高頻混合原理。號(hào)中去，這就是高頻混合原理。 加到顯象管的三基色信號(hào)由二部分組成，加到顯象管的三基色信號(hào)由二部分組成，其低頻部分是原基色信號(hào)，而其高頻部分是其低頻部分是原基色信號(hào)，而其高頻部分是同一亮度信號(hào)的高頻部分。從表達(dá)式上看加同一亮度信號(hào)的高頻部分。從表達(dá)式上看加到顯象管的三基色信號(hào)與攝象機(jī)輸出的三基到顯象管的三基色信號(hào)與攝象機(jī)輸出的三基色信號(hào)是有差別的，但對(duì)人眼的主觀感覺來色信號(hào)是有差別的，但對(duì)人眼的主觀感覺來說，顯象管重現(xiàn)的彩色圖象與發(fā)端的彩色圖說，顯象管重現(xiàn)的彩色圖象與發(fā)端的彩色圖象卻是

16、一樣的。因?yàn)閿z象機(jī)攝取到的而顯象象卻是一樣的。因?yàn)閿z象機(jī)攝取到的而顯象管又沒有重現(xiàn)出的圖象細(xì)節(jié)部分的顏色差別管又沒有重現(xiàn)出的圖象細(xì)節(jié)部分的顏色差別是人眼本來就辨別不出的，對(duì)人眼來說，這是人眼本來就辨別不出的，對(duì)人眼來說，這部分信息是冗余信息，當(dāng)然就沒有必要重現(xiàn)部分信息是冗余信息，當(dāng)然就沒有必要重現(xiàn)出來。出來。亮度信號(hào)頻譜特點(diǎn)亮度信號(hào)頻譜特點(diǎn): :（1 1）亮度信號(hào)雖然占據(jù)了）亮度信號(hào)雖然占據(jù)了6MHz6MHz的頻帶寬度，的頻帶寬度，但它并沒有占滿，它的能量主要集中在主譜線但它并沒有占滿，它的能量主要集中在主譜線（即行頻及其各次諧波）附近的很小范圍內(nèi)，（即行頻及其各次諧波）附近的很小范圍內(nèi)，頻譜

17、中的空隙高達(dá)頻譜中的空隙高達(dá)90%90%以上。以上。 （2 2）行頻諧波次數(shù)越高，分布在主譜線兩側(cè)）行頻諧波次數(shù)越高，分布在主譜線兩側(cè)的群譜線的幅度越低，頻譜中的空隙就越大的群譜線的幅度越低，頻譜中的空隙就越大 . .色差信號(hào)頻譜特點(diǎn)色差信號(hào)頻譜特點(diǎn): : 色差信號(hào)頻譜與亮度信號(hào)頻譜具有相同的色差信號(hào)頻譜與亮度信號(hào)頻譜具有相同的特點(diǎn)，只是所占帶寬為特點(diǎn)，只是所占帶寬為1.3MHz1.3MHz。 頻譜間置原理頻譜間置原理: : 把色差信號(hào)進(jìn)行頻率搬移，使其頻譜落在把色差信號(hào)進(jìn)行頻率搬移，使其頻譜落在亮度信號(hào)頻譜空隙之中，就可實(shí)現(xiàn)亮、色共用亮度信號(hào)頻譜空隙之中，就可實(shí)現(xiàn)亮、色共用頻帶，且頻譜不重迭

18、，接收端易于將它們分離頻帶，且頻譜不重迭，接收端易于將它們分離開，這就是頻譜間置原理。開，這就是頻譜間置原理。 （1 1）已調(diào)色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾要盡可能小，這）已調(diào)色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾要盡可能小，這就要求適當(dāng)選擇副載波頻率，使色度信號(hào)插在亮度信就要求適當(dāng)選擇副載波頻率，使色度信號(hào)插在亮度信號(hào)頻譜空隙之中，并使亮、色頻譜以最大間隙錯(cuò)開。號(hào)頻譜空隙之中，并使亮、色頻譜以最大間隙錯(cuò)開。（2 2）已調(diào)色度信號(hào)中無用頻率成分應(yīng)盡量小。這樣在）已調(diào)色度信號(hào)中無用頻率成分應(yīng)盡量小。這樣在規(guī)定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)有效信號(hào)的幅度可以盡量大，以提規(guī)定的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)有效信號(hào)的幅度可以盡量大，以提高色度信號(hào)信雜比。為

19、達(dá)此目的，色差信號(hào)對(duì)副載波高色度信號(hào)信雜比。為達(dá)此目的，色差信號(hào)對(duì)副載波的調(diào)制應(yīng)采用平衡調(diào)幅，抑制不攜帶信息的載波分量。的調(diào)制應(yīng)采用平衡調(diào)幅，抑制不攜帶信息的載波分量。（3 3）兩個(gè)色差信號(hào)調(diào)制在一個(gè)副載波頻率上，二者要）兩個(gè)色差信號(hào)調(diào)制在一個(gè)副載波頻率上，二者要互不干擾，并在接收中易于分開。為此必須采用正交互不干擾，并在接收中易于分開。為此必須采用正交平衡調(diào)幅技術(shù)。平衡調(diào)幅技術(shù)。 什么是什么是NTSCNTSC？ NTSCNTSC制是制是19531953年美國(guó)國(guó)家電視制式委員會(huì)年美國(guó)國(guó)家電視制式委員會(huì)提出的一種兼容制彩色電視系統(tǒng)。提出的一種兼容制彩色電視系統(tǒng)。NTSCNTSC是是Nationa

20、l Television System CommitteeNational Television System Committee的字的字頭縮寫。頭縮寫。 一、降低副載波對(duì)亮度信號(hào)的干擾一、降低副載波對(duì)亮度信號(hào)的干擾(1)(1)副載波頻率應(yīng)盡量選得高一些，使其在屏副載波頻率應(yīng)盡量選得高一些，使其在屏幕上產(chǎn)生的干擾光點(diǎn)較細(xì)微，人眼不易察覺。幕上產(chǎn)生的干擾光點(diǎn)較細(xì)微，人眼不易察覺。當(dāng)然，副載波不宜過高，必須保證調(diào)制后當(dāng)然，副載波不宜過高，必須保證調(diào)制后Q Q信信號(hào)的雙邊帶都能通過。號(hào)的雙邊帶都能通過。(2)(2)所選副載波頻率必須能使色度信號(hào)頻譜與所選副載波頻率必須能使色度信號(hào)頻譜與亮度信號(hào)頻譜最

21、大程度地間置，以進(jìn)一步減小亮度信號(hào)頻譜最大程度地間置，以進(jìn)一步減小副載波干擾光點(diǎn)的可見度。副載波干擾光點(diǎn)的可見度。m=285, mfm=285, mfH H=4.48875MHz=4.48875MHzm=286, mfm=286, mfH H=4.5045MHz=4.5045MHzm=287, mfm=287, mfH H=4.52035MHz=4.52035MHz最接近最接近4.5MHz4.5MHz的是的是m=286, mfm=286, mfH H=4.5045MHz,=4.5045MHz,若若f fsiisii= 4.5045MHz,= 4.5045MHz,則與黑白則與黑白M M制相差制相

22、差4.5KHz,4.5KHz,超超出允許的誤差范圍，故不能兼容。出允許的誤差范圍，故不能兼容。NTSC制具有下列優(yōu)點(diǎn)：制具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)在沒有信號(hào)失真的情況下，它有較高的圖象質(zhì)量在沒有信號(hào)失真的情況下，它有較高的圖象質(zhì)量(有較有較高的彩色水平和垂直清晰度高的彩色水平和垂直清晰度)。(2)在彩色和黑白接收機(jī)屏幕的圖象上沒有明顯的在彩色和黑白接收機(jī)屏幕的圖象上沒有明顯的“爬行爬行”和亮度閃爍。和亮度閃爍。(3)較好的兼容性，即色副載波干擾不明顯。較好的兼容性，即色副載波干擾不明顯。(4)在三大彩色制式中，它最易于實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理在三大彩色制式中，它最易于實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理(比如：數(shù)比如：數(shù)碼化，亮色分離

23、等碼化，亮色分離等)。(5)由于色度信號(hào)的形成與分離都比較簡(jiǎn)單，因而電視中心由于色度信號(hào)的形成與分離都比較簡(jiǎn)單，因而電視中心設(shè)備、接收設(shè)備、錄象設(shè)備都比較簡(jiǎn)單。設(shè)備、接收設(shè)備、錄象設(shè)備都比較簡(jiǎn)單。微分相位微分相位(DP)當(dāng)系統(tǒng)中存在非線性時(shí)，在不同亮度電平上色度信號(hào)當(dāng)系統(tǒng)中存在非線性時(shí)，在不同亮度電平上色度信號(hào)的相移不同，這種失真叫微分相位失真，微分相位失真的相移不同，這種失真叫微分相位失真，微分相位失真將引起色調(diào)失真。將引起色調(diào)失真。微分增益微分增益(DG)在不同亮度電平上色度信號(hào)的增益不同，這種失真叫在不同亮度電平上色度信號(hào)的增益不同，這種失真叫微分增益失真，微分增益失真將引起色飽和度失真。微分增益失真，微分增益失真將引起色飽和度失真。紅紅0.63 1030紫紫0.59 610黃黃0.45 1670綠綠0.59 2410青青0.63 2830藍(lán)藍(lán)0.45 3470標(biāo)準(zhǔn)彩條色度矢量圖（標(biāo)準(zhǔn)彩條色度矢量圖（NTSC）UV0什么是什么是PALPAL？ PALPAL是是 Phase Alternation L