第五章兼容制彩色電視制式編碼及解碼

第三章講述了黑白電視接收機(jī)原理，第四章介紹了彩色電視的基礎(chǔ)，已知黑白電視和彩色電視是可以相互兼容的，那么，怎么實(shí)現(xiàn)兼容呢？第五章兼容制彩色電視制式、編碼與解碼§5.1黑白、彩色電視兼容的可能性§5.2兼容制彩色電視制式§5.3PAL制彩色電視編碼與解碼原理§5.4梳狀濾波器解碼原理（PALD）§5.1黑白、彩色電視兼容的可能性§5.1黑白、彩色電視兼容的可能性什么是兼容？兼容的種類

兼容是指黑白與彩色電視機(jī)可以互相收看對方電視臺的電視節(jié)目。注意：上述這兩種情況下，收看到的節(jié)目都是黑白的。逆兼容性：彩色電視機(jī)除能接收彩色電視信號重現(xiàn)彩色圖像外，也能接收黑白電視信號而顯示正常黑白電視圖像。正兼容性：黑白電視機(jī)接收彩色電視信號，而重現(xiàn)正常的黑白電視圖像?！?.1黑白、彩色電視兼容的可能性實(shí)現(xiàn)黑白、彩色電視兼容的條件

兼容只是廣播電視所要求的，對于其它電視，如工業(yè)電視、醫(yī)療電視等都無此要求。彩色電視必須滿足黑白電視系統(tǒng)的所有基本參量和運(yùn)行方式。也就是說，彩色電視應(yīng)選用和黑白電視相同的：掃描方式；圖像載頻和伴音載頻；頻帶寬度和頻道劃分；圖像與伴音的調(diào)制方式等等?！?.1黑白、彩色電視兼容的可能性彩色電視信號必須是由亮度信號和色度信號兩部分組成。實(shí)現(xiàn)黑白、彩色電視兼容的條件

亮度信號：表示被掃描像素亮度的變化，能使黑白電視機(jī)呈現(xiàn)黑白圖像；色度信號：表示被掃描像素的色度變化，在彩色電視機(jī)中該信號輔助亮度信號呈現(xiàn)彩色圖像；亮度方差中，當(dāng)三基色等強(qiáng)度變化時，僅有亮與暗（黑與白）程度的變化。這正是彩色電視機(jī)重現(xiàn)黑白圖像，黑白電視機(jī)能接收彩色信號但重現(xiàn)黑白圖像的技術(shù)基礎(chǔ)?！?.1黑白、彩色電視兼容的可能性彩色電視接收機(jī)電路應(yīng)將視頻通道分為亮度通道和色度通道兩部分。實(shí)現(xiàn)黑白、彩色電視兼容的條件

當(dāng)接收彩色電視節(jié)目時，兩個通道都工作，呈現(xiàn)彩色圖像；當(dāng)接收黑白電視節(jié)目時，色度通道自動關(guān)閉，亮度通道工作。本章主要講述如何解決這些兼容的難題，從而實(shí)現(xiàn)黑白、彩色電視的兼容?！?.1.1亮度與三基色信號的關(guān)系彩色攝像機(jī)通常由三只攝像管組成，對彩色景物攝取并分別得到三基色電信號ER、EG、EB，它們反映了景物各像素的：

亮度、色調(diào)及色飽和度的變化信息。彩色圖像的分解與重現(xiàn)

用三基色電信號分別控制顯像管的三個電子束流，就會在彩色顯像管的相應(yīng)位置上重現(xiàn)該景物的亮度、色調(diào)及色飽和度。

重現(xiàn)的彩色圖像的亮度是符合亮度方程的。換句話說，三基色信號以不同比例代數(shù)相加，便可以合成亮度信號。這個亮度信號正是黑白電視系統(tǒng)中所需要的圖像信號，它代表景物的亮度變化信息，即：此式稱為亮度電壓方程，式中三個系數(shù)之和等于1。(5.1)若ER、EG、EB都相等且為1V，則EY也是1V，即由它們給出的亮度總和為白色；§5.1.1亮度與三基色信號的關(guān)系若ER、EG、EB相等且相對值介于1V和0V之間，那么EY是灰色；當(dāng)ER、EG、EB均為0V，則EY是黑色；結(jié)論：

不論明亮程度如何，對于黑白圖像，三基色信號值相等且與亮度信號相同。

如果三基色分量不相等，那么：三基色信號的比例就能反映色調(diào)；按(5.1)式規(guī)定比例相加，和值代表此時彩色景物相應(yīng)點(diǎn)呈現(xiàn)的亮度?！?.1.1亮度與三基色信號的關(guān)系§5.1.1亮度與三基色信號的關(guān)系例如，ER=0.7V，EG=0.6V，EB=0.2V，此彩色的總亮度信號為：該彩色的色調(diào)為橙色，因為等量的三基色光各取0.2V相混會得到低亮度白光，剩下0.5V紅基色和0.4V綠基色，因紅比例大于綠而呈現(xiàn)橙色，顯然該彩色飽和度低于100%。由上可知：EY是亮度變換成的電壓信號，反映掃描像素亮度的變化，能使黑白電視機(jī)呈現(xiàn)黑白圖像。§5.1.1亮度與三基色信號的關(guān)系ER、EG、EB、EY四種信號中只有三種是獨(dú)立的，也就是說只要已知任意三種，就可以通過加減法矩陣電路來合成第四種。由于亮度方程中各項的系數(shù)均小于1，因此可以由一些簡單的電阻分壓電路構(gòu)成的電阻矩陣電路來產(chǎn)生。要實(shí)現(xiàn)彩色與黑白電視的兼容，彩色電視信號中應(yīng)含有僅代表亮度信息而不含有色度信息的亮度信號，再加上兩種基色信號。經(jīng)人們仔細(xì)分析得知，一種顏色給人眼送去的一定有兩方面信息：將亮度信號和色度信號分離是彩色電視技術(shù)的重大突破。§5.1.2色度信號的編碼傳輸一個是反映明暗程度的亮度信號；一個是反映顏色的色度信號。正因為亮度信號和色度信號是分離的，因此：黑白電視機(jī)可直接收看彩色電視信號；

二基色信號可選用R、B，R、G或G、B，第三個基色的大小可由亮度方程和已知的二基色的值解得?！?.1.2色度信號的編碼傳輸彩色電視機(jī)可將亮度信號與被選的兩種基色信號組合，來獲得三基色信號送至彩色顯像管。亮度信號Y已經(jīng)代表了被傳送彩色光的全部亮度，而R、B或其它兩個基色本身也包含有亮度，這顯然是多余的。解決方法：

一般不選用基色本身作為色度信號，而是對基色信號進(jìn)行編碼。選用二基色信號的缺點(diǎn)

§5.1.2色度信號的編碼傳輸在傳輸中，兩個基色信號易對Y信號產(chǎn)生干擾。從基色信號中減去亮度信號，編碼后的信號稱為色差信號。色度信號的編碼例如，R-Y，B-Y，G-Y，這三種色差信號同樣可以用三基色信號按一定比例合成。只要將(5.1)式從各基色信號中減去，便可得到色差信號與三基色信號之間的關(guān)系：(5.2)§5.1.2色度信號的編碼傳輸原因：G-Y信號數(shù)值較小，對改善信噪比不利；可由簡單的電阻矩陣實(shí)現(xiàn)R-Y，B-Y和G-Y的變換。通常，傳送Y，R-Y，B-Y，其中：Y代表亮度信號；R-Y，B-Y代表色度信息。§5.1.2色度信號的編碼傳輸圖5.1編碼矩陣電路§5.1.2色度信號的編碼傳輸傳送色差信號的優(yōu)點(diǎn)1.兼容效果好當(dāng)選用Y，R-Y，B-Y三種信號時，Y僅表示被傳送景物的亮度，而不含色度。例如傳輸一灰色時，其三基色信號為R=G=B=0.5V，根據(jù)亮度電壓方程，可以得到它們合成的亮度信號Y=0.5V。因此，對于灰色來說，色差信號為零。（色差信號只表示色度不表示亮度）§5.1.2色度信號的編碼傳輸§5.1.2色度信號的編碼傳輸在(5.1)式給出的亮度電壓方程中，只要將該式的左邊移到右邊，再整理即可得：(5.3)此式稱為色差信號方程式。由上式可看出：三色差信號對亮度的貢獻(xiàn)為零，說明它們只表示色度不表示亮度。色差信號的失真不會影響亮度。因此，黑白電視機(jī)只接收彩色電視信號中的Y信號，其效果與收看黑白電視臺發(fā)送的信號是一樣的，而不會受色差信號的干擾，能正常重現(xiàn)原圖像的亮度，所以其兼容效果好。將三基色中的亮度信號剝離，變成三個色差信號?！?.1.2色度信號的編碼傳輸色度信號的編碼完成的任務(wù)：三個色差信號只反映掃描像素的色度變化，它在彩色電視中配合亮度信號呈現(xiàn)彩色圖像。假設(shè)某時刻為一種偏紫的紅色，其三基色信號為R=0.7V，G

=0.4V，B=0.5V，則合成的Y=0.5V。2.能夠?qū)崿F(xiàn)恒定亮度原理

恒定亮度原理指在傳輸系統(tǒng)是線性的前提條件下，被攝景物的亮度應(yīng)保持恒定，與色差信號失真與否無關(guān)，只與亮度信號本身的大小有關(guān)。§5.1.2色度信號的編碼傳輸根據(jù)色差信號的定義，可用矩陣電路合成得到紅色差信號和藍(lán)色差信號為：選用Y，R-Y，B-Y三種獨(dú)立信號代表彩色信息，并將它們傳送至接收端，再利用矩陣電路同樣可以將以上三信號相加獲得R，B基色信號。(5.4)由上式得到的綠色差信號再與亮度信號Y相加即可獲得綠基色信號G。將互相獨(dú)立的三基色信號變?yōu)橹挥袃蓚€獨(dú)立的色差信號?！?.1.2色度信號的編碼傳輸綠色差信號等于：在傳輸過程中，假若Y信號無失真，仍為0.5V，而紅色差信號受干擾變?yōu)?.3V，藍(lán)色差信號受干擾變?yōu)?.2V，則它們合成的綠色差信號變?yōu)椋涸诮邮斩?，已失真的色差信號與未失真的亮度信號合成的三基色信號分別為：顯然，色調(diào)有失真，變?yōu)楦悠系募t色了?！?.1.2色度信號的編碼傳輸由這些有失真的三基色合成的亮度信號為：

色差信號的失真不會影響亮度，因此使得兼容性得到改善。即此時所顯示的亮度仍然與失真前的相同。電視傳輸系統(tǒng)并不是線性的，因為顯像管存在γ失真，在發(fā)送端必須進(jìn)行γ校正，這會給恒定亮度原理帶來一定的影響?！?.1.2色度信號的編碼傳輸已知被攝彩色景物的亮度信號與三基色信號間關(guān)系為：經(jīng)γ校正后形成的正確的亮度信號應(yīng)該是：(5.5)但在實(shí)際的彩色電視中，亮度信號是由經(jīng)過γ校正后的三基色信號而得到的，因此，實(shí)際的亮度信號應(yīng)該是：(5.6)§5.1.2色度信號的編碼傳輸在傳送黑白圖像時，R=G=B，由(5.5)和(5.6)式計算得到的亮度信號結(jié)果相等，說明Y`具有正確的幅度，在黑白和彩色電視機(jī)中都能顯示出正確的亮度。在傳送彩色圖像時，R、G、B不相等，則按(5.6)式確定的實(shí)際亮度信號的幅度總是小于按式(5.5)所確定的正確亮度信號的應(yīng)有值?！?.1.2色度信號的編碼傳輸(5.5)(5.6)經(jīng)理論計算表明：§5.1.2色度信號的編碼傳輸用黑白電視機(jī)接收彩色信號時，彩色圖像的亮度要低于應(yīng)有的亮度，說明“恒定亮度原理”失效。在實(shí)際圖像中，高飽和度彩色是不多見的，大量的是低飽和度彩色和中性色（白、灰、黑），因此，其亮度誤差一般不大，還不至于明顯的降低圖像的質(zhì)量。

通常不考慮γ校正而產(chǎn)生的失真。就各種高飽和度的彩色而言，重現(xiàn)的亮度都比原來的真正亮度低，其中尤以藍(lán)色和紅色的誤差最大。3.有利于高頻混合

高頻混合原理又叫大面積著色原理，是根據(jù)人眼分辨彩色差別的能力要比分辨亮度差別的能力低得多的這一特點(diǎn)，在傳送亮度信號時占用全部6MHz的視頻帶寬，而傳送色度信號則利用較窄的頻帶1.3MHz。結(jié)論：選用色差信號是有利于高頻混合的。§5.1.2色度信號的編碼傳輸

這樣，接收機(jī)所恢復(fù)的三個基色信號只包含較低的頻率成分，反映在畫面上，是表示大面積的色調(diào)；而圖像的細(xì)節(jié)，即高頻成分，則由亮度信號來補(bǔ)充。為了在接收端能夠得到帶寬為6MHz的三個基色信號，需要用亮度信號中的高頻分量來代替基色信號中未被傳送的高頻分量，用公式表示為：可見，在進(jìn)行高頻混合時，亮度信號中1.3MHz以下的低頻成分不再重復(fù)出現(xiàn)，以免造成色度失真。(5.7)若直接采用三基色信號進(jìn)行傳輸，則在高頻混合時，低頻分量的亮度會重復(fù)出現(xiàn)，進(jìn)而造成彩色失真。§5.1.2色度信號的編碼傳輸彩色電視信號包括亮度信號Y和兩個色差信號(R-Y)，(B-Y)

。若不對彩色電視信號作任何限制和處理的話，其總頻帶過寬，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)有困難。無法實(shí)現(xiàn)兼容。壓縮彩色電視信號的頻帶寬度的原因：§5.1.3頻帶壓縮與頻譜間置由于彩色電視的清晰度是由亮度信號的帶寬來保證的。彩色并不表示圖像的細(xì)節(jié)。實(shí)踐證明：

將色度信號頻帶壓縮到1~1.5MHz，重現(xiàn)彩色圖像效果已能滿足要求。我國彩色制式中規(guī)定，色度信號帶寬為1.3MHz。§5.1.3頻帶壓縮與頻譜間置彩色電視信號中的亮度信號不能壓縮，保持6MHz的帶寬。因此可將彩色信號的頻帶加以壓縮，不必傳送色度信號的高頻分量。色差信號的頻帶被壓縮后，仍與頻帶寬度為6MHz的亮度信號重疊，這樣帶來的問題是：如何使亮度、色度信號共用6MHz帶寬而不相互干擾？利用頻譜交錯和移頻的方法，將壓縮后的色差信號插入到亮度信號頻譜高端間隙處。§5.1.3頻帶壓縮與頻譜間置色差信號與亮度信號相互干擾；接收端無法將它們區(qū)分開。有關(guān)頻譜分析的概念

頻譜就是電信號的能量按頻率的分布，也就是信號的頻域表示法。頻譜分析：對于給定的信號波形（時域表示）求出其頻譜（頻域表示）。頻譜分析的基本方法：

傅立葉變換

周期信號頻譜：離散譜

非周期信號頻譜：連續(xù)譜§5.1.3頻帶壓縮與頻譜間置信號的頻譜和通道的幅頻特性是兩個不同的概念：§5.1.3頻帶壓縮與頻譜間置信號的頻譜是信號本身的屬性；通道的幅頻特性是電路（如放大器、濾波器等）的特性產(chǎn)生的。①亮度信號的能量不是均勻分布在整個頻帶內(nèi)，而是以行頻為間隔（原因是采用周期性掃描）進(jìn)行分布，而且隨著頻率的增高而能量變小。亮度信號頻譜的特點(diǎn)（頻譜交錯和移頻可行性）§5.1.3頻帶壓縮與頻譜間置§5.1.3頻帶壓縮與頻譜間置②亮度信號可以看成是行頻各諧波信號又受到場頻諧波的調(diào)幅，行頻及其諧波為載頻，場頻信號及其諧波為調(diào)制信號，調(diào)幅后產(chǎn)生上、下兩個邊帶，邊帶中各分量相距一個場頻fV。

這些主譜線兩邊的譜線叫場譜線，每一根主譜線和相應(yīng)的場譜線組成一族稱為譜線族，其形狀近似一個三角形。③各譜線族之間有較大的空隙?！?.1.3頻帶壓縮與頻譜間置經(jīng)實(shí)驗，把譜線族之間的頻帶濾去50%~60%，結(jié)果對圖像沒有影響。結(jié)論：頻譜一半以上是空著的。

因為反映色度信號的色差信號是從圖像信號中分離出來的，所以色差信號的頻譜與亮度信號的頻譜相同，也是一群一群的離散譜，群與群之間的間隔是行頻。根據(jù)亮度信號頻譜的特點(diǎn)，找到一種方法，能將色差信號插入亮度信號頻譜間隙處，而又做到色差信號和亮度信號兩者互不干擾?！?.1.3頻帶壓縮與頻譜間置頻譜間置技術(shù)所謂頻譜間置技術(shù)，就是選取一個比壓縮后色差信號頻率大幾倍的等幅波，稱為副載波fsc，然后將壓縮后的色差信號用平衡調(diào)幅方法調(diào)制到副載波上，使其頻率高移，再插入到亮度信號頻譜高端間隙處的方法。

這種方法也稱頻譜交錯法。什么是頻譜間置技術(shù)？§5.1.3頻帶壓縮與頻譜間置圖5.2頻譜交錯§5.1.3頻帶壓縮與頻譜間置副載波色差信號頻譜搬到亮度頻譜間隔的中央如何選取副載波fsc？(1)副載波fsc盡量選在亮度頻譜的高端，因為亮度信號頻譜高端幅度小，頻譜空隙較大，插入色差信號頻譜后，可減少亮度與色差信號之間的干擾。(2)保證頻譜交錯的正確，以減少相互干擾?！?.1.3頻帶壓縮與頻譜間置

顯然按此要求，fsc的頻率最大值可取6-1.3=4.7MHz。我國彩色電視所選用的副載波頻率為：這樣，用色差信號對fsc進(jìn)行幅度調(diào)制，調(diào)制后的上邊頻最大值為4.43MHz+1.3MHz=5.73MHz≤6MHz，是允許的。該副載波頻率正好是行頻的283.5倍。接收機(jī)能夠根據(jù)色差信號和亮度信號頻率分量不同，而將它們分離?！?.1.3頻帶壓縮與頻譜間置而且，283fH諧波攜帶的能量很小,可以做到兩者互不干擾。這種方法稱為半行頻間置法。fPfSfP+fSC圖5.3彩色電視全射頻電視信號頻譜圖彩色全電視信號是由黑白全電視信號與色度信號疊加而成的，采用殘留邊帶發(fā)送；與高頻伴音信號合稱為彩色電視全射頻電視信號?！?.1.4彩電全射頻電視信號頻譜圖圖像載頻伴音載頻彩色電視全射頻信號的頻帶寬度(8MHz)和頻道劃分與黑白電視完全一樣。§5.1.4彩電全射頻電視信號頻譜圖在高頻端，色差信號對副載波是雙邊帶調(diào)幅。色度信號與亮度信號頻譜交錯，但互不干擾，所以黑白、彩色電視完全可以兼容。fPfSfP+fSC§5.2兼容制彩色電視制式如前所述，色差信號要進(jìn)行頻譜間置，那么：

正交調(diào)制是一種簡便且行之有效的方法，它是將兩個色差信號(R-Y)和(B-Y)分別調(diào)制在頻率相同，相位相差90?的兩個色副載波上，再將兩個輸出加在一起，即得色度信號?！?.2兼容制彩色電視制式正交調(diào)制怎么把兩個色差信號同時調(diào)制到一個彩色副載頻上？又如何將這兩個色差信號的頻譜相互錯開呢？在接收機(jī)中，則根據(jù)相位的不同，從合成的副載波已調(diào)信號中分別取出兩個色差信號。正交調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理能在一個副載波上互不干擾的傳送兩個色差信號；便于分離；不會增加頻帶。為了減小副載波對圖像的光點(diǎn)干擾，在電視技術(shù)中采用平衡調(diào)幅制，即采用抑制副載波的調(diào)幅式。它與普通調(diào)幅波的不同之處就在于，平衡調(diào)幅不輸出載波信號。下面將平衡調(diào)幅和一般調(diào)幅進(jìn)行比較。設(shè)調(diào)制信號為：載波信號為：則調(diào)幅后形成的一般調(diào)幅波信號可表示為：(5.8)§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理USC?SC?SC?SC?SC圖5.4一般調(diào)幅波的頻譜和平衡調(diào)幅波的頻譜(a)一般調(diào)幅波的頻譜；(b)平衡調(diào)幅波的頻譜(a)(b)

平衡調(diào)幅抑制了載波分量，使得平衡調(diào)幅波中沒有載波一項，因此，平衡調(diào)幅波表達(dá)式為：(5.9)§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理圖5.5一般調(diào)幅波和平衡調(diào)幅波的波形圖(a)調(diào)制信號波形；(b)載波信號波形；(c)一般調(diào)幅波波形；(d)平衡調(diào)幅波波形uSC§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理

對照(5.8)、(5.9)式和圖5.5，可看出平衡調(diào)幅波有如下特點(diǎn):§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理平衡調(diào)幅波的幅值與調(diào)制信號幅值的絕對值成正比。當(dāng)調(diào)制信號的絕對值最大時(t1、t3時刻)，平衡調(diào)幅波的幅度也最大；當(dāng)調(diào)制信號等于零時(t2、t4時刻)，平衡調(diào)幅波也為零。當(dāng)調(diào)制信號大于零時(t1～t2或t4～t5)，平衡調(diào)幅波與載波同相；當(dāng)調(diào)制信號小于零時(t2～t4)，平衡調(diào)幅波與載波反相。當(dāng)調(diào)制信號經(jīng)過零電平而改變其信號極性時，平衡調(diào)幅波相位隨之變化180°(如P點(diǎn))?！?.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理平衡調(diào)幅波不能用普通二極管包絡(luò)檢波器檢出原調(diào)制信號。注意：調(diào)制信號大于零時，調(diào)幅波與載波同頻同相；當(dāng)調(diào)制信號小于零時，調(diào)幅波與載波同頻反相?！?.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理一般的調(diào)幅波信號包含一個載波和兩個邊頻信號，邊頻信號含有調(diào)制信號的信息，而載波是單頻率等幅波，并不含有調(diào)制信號。但是，載波信號占用了整個調(diào)幅波信號能量一半以上。采用平衡調(diào)幅法的優(yōu)點(diǎn)去掉載波信號有兩個好處：傳送同樣信息能量所需功率大為減少；減小了副載波對亮度信號的干擾。§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理圖5.6正交平衡調(diào)制原理框圖§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理設(shè)基準(zhǔn)副載波的幅度為1，則色差信號(B-Y)與基準(zhǔn)副載波sin?SCt在(B-Y)平衡調(diào)幅器中相乘后，輸出藍(lán)色度分量；基準(zhǔn)副載波sin?SCt經(jīng)90?移相后，變成cos?SCt，與色差信號(R-Y)在(R-Y)平衡調(diào)幅器中相乘后，輸出紅色度分量。(5.8)藍(lán)色度分量與紅色度分量相互正交，在線性相加器中相加，就得到色度信號為：§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理色度信號是兩個已調(diào)色差信號即兩個色度分量的矢量和。圖5.7正交平衡調(diào)制色度信號F的矢量圖如圖5.7所示，對角線的長度代表色度信號F的幅值，而?是F的相角，有：(5.9)§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理彩色圖像的色度信息全部包含在色度信號F的振幅與相角之中：總結(jié)：色度信號既是一個調(diào)幅波，又是一個調(diào)相波。

色飽和度是利用已調(diào)副載波的幅值來傳送的；

色調(diào)是利用已調(diào)副載波的相位來傳送的。§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理振幅取決于色度信號的幅值，決定了所傳送彩色的飽和度；相位取決于色差信號的相對比值，決定了彩色的色調(diào)。平衡調(diào)幅波不能用包絡(luò)檢波的方法檢出調(diào)制信號，所以，要想將色度信號F還原為(B-Y)和(R-Y)兩個色差信號，必須采用正交解調(diào)器（實(shí)際上也是一個乘法器）。在接收機(jī)中，要實(shí)現(xiàn)乘法檢波，需要滿足：§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理1.必須產(chǎn)生彩色副載波，該副載波的頻率和相位要嚴(yán)格的和正交平衡調(diào)制器中的彩色副載波一致。2.同樣，分成兩個互相垂直的分量，然后將副載波的這兩個分量分別和已調(diào)色度信號F相乘，再經(jīng)低通濾波器取出色差信號。圖5.8正交解調(diào)原理方框圖§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理

普遍用于彩色電視廣播的兼容制式包括：§5.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)美國、日本、加拿大等國家采用的NTSC制，稱為正交平衡調(diào)幅制；原聯(lián)邦德國、英國、澳大利亞和我國等采用的PAL制，稱為逐行倒相正交平衡調(diào)幅制；法國、原蘇聯(lián)及東歐一些國家采用的SECAM制，稱作順序傳送彩色與存貯制。簡單的講，上述三大彩色電視廣播制式的共性有：它們都與原來的黑白電視相兼容；三大彩色電視廣播制式的主要差別體現(xiàn)為：§5.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)都是用攝像機(jī)攝取三基色信號；它們都通過把三基色信號編碼成一個亮度信號Y和色差信號(B-Y)和(R-Y)來傳送。兩個色差信號對副載波的調(diào)制方式有所不同。1.NTSC制NTSC制是1953年由美國首先研制成功的制式。為了壓縮頻帶，又能獲得良好的圖像質(zhì)量，NTSC制的特點(diǎn)如下：(1)NTSC制采用的頻帶寬度為4MHz，掃描行數(shù)為525行，掃描場數(shù)為60場，可以與黑白電視相兼容。(2)根據(jù)人眼的視覺對亮度細(xì)節(jié)較敏感，對彩色細(xì)節(jié)不敏感的特性，將亮度信號以0~4MHz的寬頻帶傳送，而以0~1.5MHz的窄帶傳送色度信號?！?.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)(3)NTSC制采用頻譜間置技術(shù)，副載頻選為：fsc=3.579515MHz(4)NTSC制中選用Y、I、Q作為傳輸信號，其中Y仍為亮度信號，I、Q為色差信號。I、Q是色差信號(B-Y)和(R-Y)的一種線性組合，它們之間的關(guān)系為：(5.10)上式表明：

I色差信號的矢量超前(R-Y)矢量33?，處在紅黃色區(qū)域；

Q色差信號的矢量超前(B-Y)矢量33?，處在藍(lán)紫色區(qū)域?！?.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)圖5.9I、Q與(B-Y)、(R-Y)色差矢量的關(guān)系I、Q仍為互相正交的?！?.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)為什么用I、Q色差信號，而不用藍(lán)色差與紅色差信號？原因：人眼分辨紅、黃之間顏色變化的能力最強(qiáng)，而分辨藍(lán)與紫色之間顏色變化的能力最弱。這樣：在傳輸分辨力弱的Q信號（藍(lán)紫色區(qū)域）時，可用較窄的頻帶（0~0.5MHz）；§5.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)傳送分辨力強(qiáng)的I信號（紅黃色區(qū)域）時，可用較寬的頻帶（0~1.5MHz）。將亮度方程式代入式(5.10)，即可得到Y(jié)、I、Q與三基色的關(guān)系式為；(5.11)顯然，在傳送黑白信號時§5.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)色差信號I、Q均為0，減少了色度信號與亮度信號之間的干擾。R=G=B(5)NTSC采用正交平衡調(diào)幅，把兩個色差信號調(diào)制在副載波上，色度信號Q分量用雙邊帶方式傳送，而I分量用殘留邊帶傳送。這樣做的好處：可以使色度信號的帶寬得到壓縮；能保證正常的彩色傳送；色度與亮度信號之間的干擾較小。§5.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)(7)NTSC制式的主要缺點(diǎn)是對信號的相位失真十分敏感，容易產(chǎn)生色調(diào)失真，出現(xiàn)彩色變色。換句話說，傳輸過程中所產(chǎn)生的相位失真將導(dǎo)致色調(diào)變化。(6)在三大兼容制式中，NTSC制色度信號的處理過程最為簡單，因而相應(yīng)的解碼電路也簡單，這給接收機(jī)生產(chǎn)帶來了方便，有利于降低成本?！?.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)彩色電視信號的整個傳輸過程中的失真有：

人眼對亮度失真和色飽和度失真不敏感，而對色調(diào)失真很敏感。例如，人的面孔膚色偏紅或偏綠時，看起來就會很不自然?！?.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)亮度失真，影響圖像灰度的深淺；色飽和度失真，影響顏色的深淺；色調(diào)失真，顏色發(fā)生變化。NTSC制規(guī)定，彩色電視信號在傳輸過程中相位失真應(yīng)小于±5?，最大容限為±12?。

色調(diào)失真是由彩色電視信號在傳輸過程中產(chǎn)生的相位失真引起的?！?.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)實(shí)驗證明，只要相位失真超過±5?，人眼就會覺察到有色調(diào)失真。若相位失真超過±12?，將出現(xiàn)人眼不能接受的色調(diào)失真。什么是微分相位失真？

彩色電視中的相位失真主要是微分相位失真，這種失真無法用簡單的方法進(jìn)行補(bǔ)償，所以在NTSC制中對傳輸系統(tǒng)的技術(shù)要求是十分嚴(yán)格的?！?.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)通道中存在電抗值隨亮度電平高低而變化的電抗原件，如晶體管結(jié)電容，這會使得色度信號的相位角隨亮度電平高低而變化，形成相位失真，這種失真稱為微分相位失真。2.SECAM制的特點(diǎn)SECAM制是1966年由法國人研制出來的，是在NTSC制基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的制式，主要用來克服NTSC制相位失真的缺點(diǎn)。SECAM制的特點(diǎn)如下：(1)在SECAM制中，傳送信號仍采用亮度信號Y，色差信號(B-Y)和(R-Y)，但兩個色差信號不是和亮度信號同時傳送的，而是將它們逐行輪換對兩個副載波（f1=4.025MHz，f2=4.40625MHz）進(jìn)行調(diào)頻后，并疊加在逐行傳送的亮度信號上一起傳送的。§5.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)也就是說，在第n行時，傳送(R-Y)調(diào)頻信號；在第n+1行時，傳送(B-Y)調(diào)頻信號。而亮度信號則是每一行都傳送。在任一時間內(nèi)，SECAM制信號中，只存在一個亮度信號和某一個色差信號。結(jié)論：在SECAM制中，不會發(fā)生互相串色的現(xiàn)象?！?.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)(2)在SECAM制中，由于色差信號對彩色副載波采用了調(diào)頻方式，并且調(diào)頻信號在進(jìn)行頻率檢波之前，可以進(jìn)行限幅，所以，色差信號對相位失真不敏感。(3)在SECAM制中，色度信號采用了調(diào)頻制，由于調(diào)頻得到的為連續(xù)頻譜，故不能采用副載頻偏置以實(shí)現(xiàn)色度信號和亮度信號的頻譜交錯，因而其兼容性比NTSC制和PAL制稍差一些?！?.2.2普遍采用兼容制的特點(diǎn)(4)SECAM制的解碼和其它制式的解碼器一樣，亮度信號Y和兩個色