彩色電視信號兼容 NTSC制

第三單元彩色電視信號傳輸技術(shù)第三單元彩色電視信號傳輸技術(shù)

1、彩色電視傳像的基本過程※

2、國際三大彩色電視制式概況

3、NTSC制

4、PAL制※

1、彩色電視傳像的基本過程※圖1彩色圖像的分解過程思考題？彩色電視傳輸過程中，能否直接傳輸三路基色信號？為什么？★現(xiàn)行彩色電視系統(tǒng)必須滿足的要求：⑴為獲得兼容性，必須傳送一個與黑白電視相同的亮度信號，并且頻帶相同。⑵需傳送兩個代表色度的信號，它們不應(yīng)含有亮度信息，色度信號可采用窄帶傳輸。⑶在傳輸黑白圖象時，R=G=B，根據(jù)以上條件，這時代表色度的信號應(yīng)等于0。⑷代表色度的兩個信號是互相獨立的?！Y(jié)論：現(xiàn)行彩色電視系統(tǒng)：一個亮度信號，兩個色差信號。②亮度信號和色差信號亮度信號：既黑白電視信號。色差信號：基色信號與亮度信號之差。關(guān)系式：

Y=0.30R+0.59G+0.11B(R-Y)=0.70R-0.59G-0.11B(B-Y)=-0.30R-0.59G+0.89B(G-Y)=-0.30R+0.41G-0.11B★說明：

①三個色差信號中只有兩個獨立,由于（G-Y）信號數(shù)值較小，不傳輸。通常選Y、（R-Y）、（B-Y）作為傳輸信號。②信號變換通過矩陣電路來實現(xiàn)。根據(jù)實驗確定，色差信號帶寬的下限值為1MHz。電視制式彩色電視系統(tǒng)除了具有黑白電視的基本技術(shù)要求外，在發(fā)送端和接收端還必須采用某種特定的信號處理方式，從而構(gòu)成具有不同特點的彩色電視制式。優(yōu)點：設(shè)備簡單，彩色圖象質(zhì)量好。缺點：兼容性差，占用頻帶較寬。從傳送信號的時間關(guān)系方面來看，彩色電視制式分為：⑴順序制:

三個基色信號按逐行、逐場、逐點順序輪流傳送。在顯像時，利用空間混色原理和時間混色原理。

2、國際三大彩色電視制式概況(2)同時制優(yōu)點：兼容性好，占用頻帶較窄，彩色圖象質(zhì)量較好。缺點：設(shè)備較復(fù)雜，亮度信號與色度信號之間存在相互干擾。

攜帶彩色圖象的亮度和色度信息的三個信號是同時傳送。由于發(fā)送端對它進行了特殊的頻域處理，因而接收端可將它們分開。根據(jù)處理方式的不同分為NTSC制和PAL制。其顯像方法為空間混色法。上述兩種的結(jié)合，但是顯像時采用同時方式，優(yōu)缺點和同時制基本相同。(3)順序-同時制（SECAM)

NTSC、PAL、SECAM制，它們之間的主要差別是：兩個色差信號對副載波的調(diào)制方式不同。

（NationalTelevisionSystemsCommittee）3.1正交平衡調(diào)幅平衡調(diào)幅：抑制載波的調(diào)幅。抑制載波調(diào)幅可以抑制色度信號對亮度信號的干擾并節(jié)省發(fā)射功率。設(shè)用色差信號uR-Y

=(R-Y)cosΩt對載波uSC=USC

cosωSCt進行調(diào)幅式中，m=(R-Y)／USC,稱為調(diào)制系數(shù)。

3、NTSC制★采用的國家：美、日、加、墨等國平衡調(diào)幅波的數(shù)學表達式為平衡調(diào)幅特點:①平衡調(diào)幅波不含載波分量。②平衡調(diào)幅波的極性由調(diào)制信號和載波的極性共同決定，色差信號(調(diào)制信號)通過0值點時，平衡調(diào)幅波極性反相180°。

發(fā)現(xiàn)的問題：載波不含有調(diào)制信息，卻占據(jù)著較大的頻帶資源。④平衡調(diào)幅波的包絡(luò)不是調(diào)制信號波形，不能用包絡(luò)檢波方法解調(diào)，只能采用同步檢波器在原載波的正峰點上對平衡調(diào)幅波取樣。③振幅只與調(diào)制信號的振幅成正比，與載波振幅無關(guān)。色差信號為零時，平衡調(diào)幅波的值也為零，這樣可以節(jié)省發(fā)射功率，減少了色度信號對亮度信號的干擾。（一般調(diào)幅波和平衡調(diào)幅波）

(a)調(diào)制信號(b)載波(c)一般調(diào)幅波形(d)平衡調(diào)幅波

圖3-3平衡調(diào)幅波

(a)色差信號(調(diào)制信號)；(b)副載波信號；(c)平衡調(diào)幅波正交平衡調(diào)幅：為了在同一頻帶內(nèi)傳送兩個色差信號R-Y和B-Y，用兩個色差信號R-Y和B-Y分別對頻率相同、相位相差90°的兩個色副載波cosωSCt和sinωSCt進行平衡調(diào)幅，然后相加成色度信號。

圖3-4正交平衡調(diào)幅

(a)正交平衡調(diào)幅器；(b)色度信號矢量圖設(shè)副載波的幅值為1，色度信號F：

(3-5)

(3-6)

(3-7)

★物理含義：振幅Fm

取決于色差信號的幅值，決定了所傳送彩色的飽和度；而相角φ取決于色差信號的相對比值，決定了彩色的色調(diào)。將色度信號F和亮度信號Y以及同步、消隱等信號混合，就得到了彩色全電視信號。

3.2標準彩條信號與色度信號①彩條信號及作用標準彩條信號是一種彩色電視中常用的測試信號，由彩色電視信號發(fā)生器產(chǎn)生，用來對彩色電視系統(tǒng)進行測試與調(diào)整。②彩條信號的組成

標準彩條信號由三個基色、三個補色加上黑與白共八種顏色的等寬豎條組成，自左至右按亮度遞減排列，依次為：白、黃、青、綠、紫、紅、藍、黑。③彩條信號的命名

標準彩條信號常用4位數(shù)碼命名，第1位和第2位數(shù)字分別表示組成白條和黑條的基色信號的最大值和最小值，第3位和第4位數(shù)字分別表示各彩色條的相應(yīng)基色信號的最大值和最小值。

表3-1100-0-100-0彩條亮度信號、色度信號和復(fù)合信號的數(shù)據(jù)

G0R0B0ttt00.110.300.410.590.700.891.0ttt000.11-0.11-0.700.70-0.590.5900.300.590.890-0.89-0.59-0.30Y0R0-Y0B0-Y0(a)(C)(d)(b)(e)(f)(g)3.3色度信號的幅度壓縮①幅度壓縮的原因？（a）標準彩條信號的電平范圍大大超過了黑白電視所規(guī)定的范圍。黃、青、綠、紫、紅、藍都超過了黑白電平，其中黃色電平最高為1.79，超過了79%，而紅、藍條的最小數(shù)值又分別比黑電平低46%和79%。（b）當彩條色度信號超過白電平時，將產(chǎn)生過調(diào)失真，造成伴音中斷。當彩條色度信號低于同步電平，接收機中分離同步信號時，色度信號將會被切割出來，破壞接收機的同步，引起圖像不穩(wěn)。②如何壓縮？色度信號壓縮應(yīng)在調(diào)制前進行，只要在兩個色差信號前面分別乘上一個小于1的壓縮系數(shù)a和b即可。

設(shè)R-Y信號壓縮系數(shù)為a，B-Y壓縮系數(shù)為b。用超量最多的黃色和青色來確定a和b。當傳送黃色時，

(3-10)當傳送青色時，

聯(lián)立解式(3-10)、(3-11)，求得a=0.877，b=0.493。

(3-11)

壓縮后的色差信號R-Y用V表示，壓縮后的色差信號B-Y用U表示：(3-12)

(3-13)用U、V信號去調(diào)制副載波，這樣彩色電視色度信號表示式為：

(3-14)

(3-15)

(3-16)

(3-17)壓縮后的標準彩條信號各色調(diào)的色差信號U、V和色度信號的振幅Fm、相角φ列于表3-2。

表3-2壓縮后的100-0-100-0彩條信號值3.4NTSC制副載波的1/2行頻間置思考題：亮度信號和色度信號在傳輸過程中是單獨占有各自頻帶，還是共用一個頻帶傳輸？㈠

亮度信號的頻譜矩形脈沖波的頻譜假設(shè)傳輸下圖(a)所示的靜止圖像，對應(yīng)信號頻譜如(c)所示?！锟偨Y(jié)出兩條重要規(guī)律①頻譜是離散譜或稱線狀譜，譜線之間有很大的間隔，把這種譜線之間的間隔為場頻fv倍數(shù)的譜線稱為場譜線。②諧波次數(shù)越多(即頻率越高)，幅度越小，譜線越低。(a)一場內(nèi)亮度變化一次(b)一行內(nèi)亮度變化一次(c)水平和垂直都有亮度變化，信號波形是受場頻方波調(diào)制過的行頻方波㈡頻譜間置原理及色副載波頻率的選擇①頻譜間置原理（頻譜交錯原理）對于同一幅圖像，色度信號與亮度信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，通過精確選定色副載波的頻率，可使色度信號的各譜線群正好插在亮度信號各譜線群中間。頻譜間置的目的？亮度信號與色度信號傳輸時占用一個頻帶。頻譜間置實現(xiàn)的方法？調(diào)幅的方法（時域相乘，頻域卷積，即頻譜周期延拓）。圖2-21頻譜間置原理②

色副載波頻率的選擇原則※

(a)應(yīng)為半行頻的奇數(shù)倍。這樣色差信號的頻譜才能在亮度信號各主譜線之間的中縫插入，這種方式稱為1/2行頻間置。

(b)應(yīng)選在亮度信號頻帶的高端。因為亮度信號高端的能量較小，頻譜的空隙較大，插入色度信號的頻譜后，色度信號與亮度信號的相互干擾小。

(c)頻率不能太高。應(yīng)該使調(diào)制后的色差信號的上邊帶不超過亮度信號頻譜的高端，也就是不能大于6MHz，否則達不到兼容的目的。3.5NTSC制總結(jié)

①

色度信號的組成方式最簡單，解碼電路也最簡單，容易集成化，容易降低接收機的生產(chǎn)成本。

②采用1/2行間置，亮度信號與色度信號頻譜以最大間距錯開，兼容性能好，亮度竄色少，容易實現(xiàn)亮度信號和色度信號的分離。

NTSC制優(yōu)點

①相位失真比較敏感，即色度信號的相位失真對重現(xiàn)彩色的色調(diào)有明顯影響，這種微分相位失真不能