第二章模擬彩色電視制式與傳輸

1、1模擬彩色電視制式與傳輸模擬彩色電視制式NTSC制PAL制SECAM制模擬彩色電視傳輸2模擬彩色電視制式彩色光的問題已經(jīng)解決：分解為三基色傳電視傳輸原理也解決了：分解為象素傳接收后重現(xiàn)象素，逐行逐場排列黑白只有一個(gè)全電視信號(hào)，傳輸沒有問題彩色有三路信號(hào)：R、G、B？ X、Y、Z？ Y、R-Y、B-Y？ 亮度、色調(diào)、飽和度？如何傳送稱為制式3出現(xiàn)了NTSC、PAL、SECAM三大廣播制式每個(gè)制式均和本國的黑白制式兼容，但互不兼容！每個(gè)制式又有幾個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)（原理同）任務(wù)相同：把三路彩色信號(hào)壓在一路黑白信道帶寬內(nèi)傳輸模擬彩色電視制式4模擬彩色電視制式共同點(diǎn)用Y信號(hào)作兼容信號(hào)，占全部頻帶選色差信號(hào)壓

2、縮帶寬色差信號(hào)用副載波傳送亮度信號(hào)高頻區(qū)空隙較大， 把色度信號(hào)“搬移”到高頻段， 加到亮度信號(hào)高頻區(qū)空隙中不是電視臺(tái)發(fā)射的載波， 稱“副載波”5模擬彩色電視制式不同點(diǎn)兩個(gè)色差信號(hào)怎么辦？ 再加一個(gè)副載波？ 已經(jīng)到了低頻 頻譜空隙小美國人說：正交平衡調(diào)幅，一個(gè)副載波上調(diào)兩個(gè)信號(hào)(NTSC,PAL)法國人說：輪流調(diào)制(SECAM)6 NTSC制兩個(gè)要點(diǎn)：正交平衡調(diào)幅，頻譜交錯(cuò)平衡調(diào)幅： 習(xí)慣用語，就是DSB（雙邊帶）AM：（1+Macost） cosctDSB： cost cosct7NTSC制-正交平衡調(diào)幅數(shù)學(xué)上，若則兩函數(shù)正交例：cost與sint, cost與cos2t選sinsct作為B-

3、Y的副載波 cossct作為R-Y的副載波在同一頻率上調(diào)制了兩個(gè)信息8 NTSC制-正交平衡調(diào)幅電路信號(hào)混合不難實(shí)現(xiàn)，能分離嗎？NTSC制-正交平衡調(diào)幅合成信號(hào)F = Fu+Fv = (B-Y)sinsct + (R-Y)cossct =|F|sin(sct+)振幅： |F|= 相位： =arctg(R-Y)/(B-Y)NTSC制-正交平衡調(diào)幅合成信號(hào)解調(diào)用同步檢波：輸入信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)載波F cossct = (B-Y)sinsct + (R-Y)cossct cossct = (B-Y) sin2sct /2 + (R-Y) (1+cos2sct)/2 2倍高頻 解調(diào)信號(hào) 2倍高頻低通濾波可得(R

4、-Y) 同理，用sinsct 相乘可解得(B-Y)NTSC制-色度信號(hào)矢量建立平面坐標(biāo)如圖u軸代表sin分量v軸代表cos分量|F|=arctg(R-Y)/(B-Y)矢量F在u軸投影為（B-Y）矢量F在v軸投影為（R-Y）調(diào)幅調(diào)相波。相位對(duì)應(yīng)色差信號(hào)比例，代表色調(diào)；模代表色飽和度。NTSC制-同步檢波數(shù)學(xué)上已證明了解調(diào)的可能性，現(xiàn)在從時(shí)域上看正交調(diào)制的意義載波指定的相位點(diǎn)電壓代表信息信號(hào)合成時(shí)是瞬時(shí)值相加sin最大值時(shí)，cos為0cos最大值時(shí)，sin為0，互不干擾，但需在指定相位點(diǎn)上取樣同步檢波正交平衡調(diào)幅沒有副載波信號(hào)。NTSC制-色同步信號(hào)如何給接收機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)的副載波相位？雙邊帶沒有載波

5、，另加色同步 時(shí)間：消隱后肩 形狀：9-10個(gè)周期的副載波 相位：180產(chǎn)生方法：用開關(guān)脈沖調(diào)幅同步方法：控制鎖相環(huán)產(chǎn)生 連續(xù)的副載波NTSC制-標(biāo)準(zhǔn)彩條調(diào)制波形信號(hào)幅度太大亮度調(diào)制后色差NTSC制-色度幅度壓縮問題 1.黑電平處超過同步頭 2.白電平處可能過調(diào)制令U=0.493（B-Y） V=0.877（R-Y）F=U sinsct + V cossct比例代表色調(diào)： =arctg(V/U)NTSC制-實(shí)測(cè)彩條波形NTSC制-矢量圖對(duì)色度信號(hào)畫平面坐標(biāo)圖可用極坐標(biāo)畫也可用直角坐標(biāo)畫矢量角度（比例）代表色調(diào)互補(bǔ)色長度相等，方向相反兩種顏色相混，可以矢量疊加從另一個(gè)角度看彩色信號(hào)： 亮度Y 色調(diào)

6、 飽和度|F|NTSC制-帶寬問題理論上解決了傳輸原理 R Y 全頻帶 彩色電視信號(hào) G (R-Y) 正交調(diào)制 插入 B (B-Y)色度信號(hào)帶寬估算： BW = 2 （1.5MHz）= 3MHz 美國黑白電視帶寬4.2MHz，已經(jīng)占到低頻段！ 校正NTSC制-帶寬問題繼續(xù)壓縮帶寬？壓到1MHz以下影響質(zhì)量改用單邊帶傳輸，能不能正交解調(diào)？cost cost =cos(+)t + cos(-)t/2cos(+)t= cost cost - sint sint 本來調(diào)制在cos上的信號(hào)串到另一個(gè)上了！ 校正 NTSC制- Q、I 信號(hào)重新組織信號(hào)壓縮帶寬人眼對(duì)各種顏色的分辨力并不相同紅綠 紅藍(lán) 綠藍(lán)

7、40% 23% 19%對(duì)青紅變化 敏感 不能壓對(duì)綠紫變化 不敏感 可以壓U、V信號(hào)？ 都不能壓 NTSC制- Q、I 信號(hào)組織Q、I信號(hào) 一個(gè)沿最敏感方向 一個(gè)沿最不敏感方向依然垂直，旋轉(zhuǎn)33數(shù)學(xué)處理，重新組合： Y Q I NTSC制- Q、I 信號(hào)Q信號(hào)帶寬：0.5MHzI 信號(hào)帶寬：1.5MHzQ用DSB，不會(huì)串入II 用殘留邊帶，0.5M以下是DSB，不串 0.5-1.5M是單邊帶，會(huì)串入Q，但可以濾除NTSC制-副載波選擇色度信號(hào)在亮度頻帶內(nèi)，怎樣減少互相干擾？ 1.頻率盡量高，亮度頻譜稀少 2.頻譜交錯(cuò)NTSC制-副載波選擇頻譜間隔相等，只要找準(zhǔn)一個(gè)即可精確選定色副載波 fsc f

8、sc = 227.5 fH = 455 fH/2 = 5 713 fH/2相對(duì)關(guān)系嚴(yán)格鎖定只要用一種“梳狀濾波器”即可分離可以看作是一種特殊的頻分復(fù)用色度離伴音較近， fsc與fA也需頻譜交錯(cuò) NTSC編碼框圖三基色 亮度色差 正交調(diào)制 頻譜交錯(cuò) 加輔助信號(hào)NTSC解碼框圖NTSC制缺點(diǎn)NTSC制在較窄的帶寬內(nèi)較好的解決了兼容 只要按色同步解調(diào)，就能不失真地恢復(fù)信號(hào)但是就在同步上要出問題！ 如果色度信號(hào)相位偏移？ 相角代表色調(diào)，色調(diào)畸變！色同步相移也類同NTSC制缺點(diǎn)信道非線性失真： 1.微分增益失真：不同的電平有不同的增益，影響幅度（飽和度） 2.微分相位失真：不同的電平有不同的相移，影響相

9、位（色調(diào)）色同步在固定的消隱電平上，而色度信號(hào)是騎在不同亮度電平上的，不好校正。 5即可被發(fā)現(xiàn)（要求太苛刻了）NTSC規(guī)定 12，否則失真太大。PAL制與SECAM制就是改進(jìn)方法PAL制利用相位交變改進(jìn)NTSC制的失真又叫逐行倒相的NTSC制PAL制-相序交變?cè)砀鶕?jù)矢量圖，相位代表色調(diào)因?yàn)関 軸在U軸之前 以紫色為例： 相角超前代表偏紅 相角落后代表偏藍(lán)當(dāng)U 軸在v軸之前 則代表的意義完全相反！逐行倒相v軸？PAL制-相序交變?cè)碜罱K結(jié)果：相角（色調(diào)）不變，振幅（飽和度）稍小注意：只能倒v軸，不能同時(shí)再倒u軸，否則相序沒有改變PAL制色度信號(hào)色度仍然采用正交平衡調(diào)幅，只是把V逐行倒相 F =

10、 Fu Fv = U sinsct V cossct用極坐標(biāo)： F = 矢量圖？有兩張，鏡象對(duì)稱PAL制色同步信號(hào)接收機(jī)的倒相開關(guān)應(yīng)與發(fā)射端同步把色同步做成不一樣： 相位：135 時(shí)間：消隱后肩 形狀：9-10個(gè)周期看成兩個(gè)分量疊加： 定相分量180， 識(shí)別分量 90PAL制色度頻譜Fu信號(hào)相同F(xiàn)v信號(hào)被乘了“”， V （cossct）頻譜F全部色度頻譜PAL制頻譜交錯(cuò)與副載波選擇不能fH/2頻譜交錯(cuò)，只能fH/4頻譜交錯(cuò)選 fsc = (n ) fH，稱fH/4偏置fsc還要盡量靠近高頻端，取 fsc =（284- ）fH ，考慮場頻副譜線，需再移fV/2，取 fsc =（284- ）fH

11、+ fV/2 = 4433618.75Hz 簡稱4.43MHzPAL制亮、色互串的影響頻譜交錯(cuò)可以理解為特殊的頻分復(fù)用，可以用特殊的（梳狀）濾波器進(jìn)行分離。普及型彩電和黑白電視機(jī)并未這樣濾波，色副載波加在亮度上必然被亮度干擾。頻率越高，干擾點(diǎn)越細(xì)小，能見度越小；頻譜交錯(cuò)，不是行頻的整數(shù)倍，上下行花紋不會(huì)排列整齊，能見度小。亮度對(duì)色度的干擾相類似。PAL編碼框圖PAL解碼框圖SECAM制簡介PAL制在頻率相位上打主意頻分復(fù)用SECAM制在時(shí)間上打主意時(shí)分復(fù)用兩個(gè)色度調(diào)制在一個(gè)副載波上要串色， 現(xiàn)在n行只調(diào)制一個(gè)（R-Y），不串 下次n+1行只調(diào)制一個(gè)（B-Y），也不串接收機(jī)缺一個(gè)信號(hào)解不出方程，

12、借用上一行的色差信號(hào)（彩色象素大，兩行差不多）SECAM制編碼器簡介編碼器：只有一個(gè)色度，采用抗干擾能力最強(qiáng)的調(diào)頻系統(tǒng)SECAM制解碼器簡介用鑒頻器解調(diào)，不必“恢復(fù)副載波”微分相位失真只會(huì)出現(xiàn)在色度邊沿，(=d/dt)，大面積色度決不失真！三種制式信號(hào)處理要點(diǎn)N傳亮度 正交平衡 行頻/2 色差 調(diào)幅 頻譜交錯(cuò)P傳亮度 V信號(hào) 正交平衡 行頻/4 色差 逐行倒相 調(diào)幅 頻譜交錯(cuò) 梳狀濾波器S傳亮度 色差信號(hào) 調(diào)頻 置于亮度 色差 輪流傳送 高頻段 存儲(chǔ)復(fù)用三種制式比較結(jié)論當(dāng)信道條件差的時(shí)候，SECAM效果較好，NTSC較差當(dāng)信道條件好的時(shí)候， NTSC較好，SECAM因?yàn)轭l譜不能交錯(cuò)和行順序效應(yīng)，效果最差PAL制界于中間制式的確定還與政治、經(jīng)濟(jì)等因素相關(guān)模擬彩色電視傳輸 信號(hào) 頻率Hz 傳輸方式/類型 傳輸媒介 主要用途 音頻 20-20K 有線 / 閉路 電纜 有線廣播