《電視機(jī)原理與技術(shù)》課件1第1章

第1章電視技術(shù)基礎(chǔ)與整機(jī)認(rèn)識1.1光的性質(zhì)與視覺特性1.2電視信號掃描原理1.3重現(xiàn)電視圖像的基本參數(shù)1.4光電轉(zhuǎn)換原理1.5黑白全電視信號1.6彩色全電視信號1.7電視信號的調(diào)制1.8電視頻道和電視制式1.9電視機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

實(shí)訓(xùn)1電視機(jī)的拆裝

一、實(shí)訓(xùn)目的和要求

1．掌握正確拆裝電視機(jī)的方法和技巧。

2．熟悉電視機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)。

3．了解電視機(jī)主要部件的名稱、形狀、功能以及布局。

4．能正確操作使用電視機(jī)，掌握電視機(jī)的基本功能。

二、實(shí)訓(xùn)器材和工具

1．彩色電視機(jī)1臺，操作使用說明書1份。

2．電視信號發(fā)生器1臺。

3．常用工具1套。

三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和方法

(一)電視機(jī)的拆裝方法

1．首先要清除操作平臺上的雜物，避免打開電視機(jī)后蓋通電時(shí)引起底板短路。

2．?dāng)Q開電視機(jī)后蓋上所有的緊固螺釘，并將緊固螺釘分門別類地放置在合適的地方。

3．用雙手托住后蓋向后均勻使力，打開后蓋并將其放置在不妨礙安全操作的位置，此時(shí)應(yīng)特別留意后蓋不能觸碰顯像管頸部。

4．卸除后蓋后，電視機(jī)應(yīng)擱置平穩(wěn)，避免受到碰擊。特別提示：未經(jīng)允許，不準(zhǔn)隨意調(diào)整電視機(jī)內(nèi)的可調(diào)部件(如可調(diào)電阻、電位器、開關(guān)、線圈磁心等)，更不能撥弄元器件或連接導(dǎo)線，以免影響電視機(jī)的整機(jī)性能。

如需通電測試或維修，必須在老師的現(xiàn)場指導(dǎo)下進(jìn)行，以確保人身和儀器設(shè)備的安全。

5．待觀測、調(diào)試或維修結(jié)束后，應(yīng)將電視機(jī)的所有結(jié)構(gòu)部件恢復(fù)原狀，避免雜物或螺釘遺留在電視機(jī)內(nèi)，然后按照卸除電視機(jī)后蓋步驟的逆過程擰緊緊固螺釘。

(二)電視機(jī)主要部件的觀測

1．仔細(xì)觀察電視機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，查找顯像管、偏轉(zhuǎn)線圈、消磁線圈，觀察顯像管和偏轉(zhuǎn)線圈以及消磁線圈之間的結(jié)構(gòu)和連接特點(diǎn)，并將其名稱、型號、功能及其參數(shù)填入實(shí)訓(xùn)表1-1中。

2．查找色純調(diào)節(jié)和靜會(huì)聚調(diào)節(jié)的磁環(huán)，觀察它們在顯像管上的安裝位置。

3．在電路板上查找具有功能代表的主要器件(開關(guān)變壓器、消磁電阻、行輸出變壓器、高頻調(diào)諧器、聲表面波濾波器、揚(yáng)聲器)，并將其名稱、型號、功能及其參數(shù)填入實(shí)訓(xùn)表1-2中。實(shí)訓(xùn)表1-1實(shí)訓(xùn)表1-2

(三)電視機(jī)的操作使用

1．對照電視機(jī)操作使用說明書，熟悉電視機(jī)操作面板。

2．接收有線電視信號或電視信號發(fā)生器產(chǎn)生的電視信號，插上電源線，開機(jī)。

3．按照電視機(jī)操作使用說明書上介紹的方法，使用手動(dòng)或遙控進(jìn)行自動(dòng)搜索選臺，仔細(xì)觀測圖像是否清晰、穩(wěn)定，彩色是否逼真，伴音是否正常，節(jié)目號是否累加以及搜索選臺速度的變化情況。

4．調(diào)節(jié)電視機(jī)操作面板或遙控器上的音量、亮度、色度和對比度以及節(jié)目鍵、TV/AV/S狀態(tài)切換鍵，觀察電視機(jī)的畫面和伴音隨按鍵調(diào)節(jié)的變化情況，并將電視機(jī)調(diào)整在正常收視狀態(tài)。

5．按動(dòng)遙控器上的開機(jī)/待機(jī)鍵，觀察電視機(jī)的工作狀態(tài)是否轉(zhuǎn)換正常。如一切正常則關(guān)機(jī)，并拔掉電源線。四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告

由學(xué)生自己設(shè)計(jì)，要求：

1．有明確的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。

2．有具體的實(shí)訓(xùn)目的和要求。

3．有需要的實(shí)訓(xùn)器材和工具。

4．根據(jù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容有具體的實(shí)訓(xùn)方法和步驟。

5．有具體的實(shí)訓(xùn)結(jié)果并能對實(shí)訓(xùn)結(jié)果進(jìn)行分析處理。

6．有實(shí)訓(xùn)體會(huì)。

實(shí)訓(xùn)2儀器儀表的操作與使用

一、實(shí)訓(xùn)目的和要求

1．熟悉儀器儀表的功能。

2．掌握儀器儀表的操作使用方法。

3．能正確選擇儀器儀表測試和維修電視機(jī)。

二、實(shí)訓(xùn)器材和工具

1．BT-3型掃頻儀1臺，示波器1臺，頻率計(jì)1臺，電視信號發(fā)生器1臺。

2．萬用表1塊。

3．彩色電視機(jī)1臺。

4．常用工具1套。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和方法

(一)?BT-3型掃頻儀的操作與使用

掃頻儀是測試某一電路頻率特性(幅頻特性)的儀器，其操作與使用方法是：

1．接通掃頻儀電源，預(yù)熱10分鐘；調(diào)整輝度旋鈕和聚焦旋鈕，使掃描基線調(diào)到合適的亮度和聚焦；調(diào)節(jié)Y軸位置，掃描基線應(yīng)上下移動(dòng)。

2．根據(jù)被測系統(tǒng)工作頻率特性要求，確定掃頻儀的工作頻率波段，將“頻標(biāo)選擇”開關(guān)撥在“1MHz”或“10MHz”處。此時(shí)掃描基線上呈現(xiàn)1MHz或10MHz的菱形頻標(biāo)信號，調(diào)節(jié)“頻標(biāo)幅度”旋鈕可均勻調(diào)節(jié)頻標(biāo)幅度。將“頻率偏移”旋鈕旋到最大與最小時(shí)，熒光屏上呈現(xiàn)的頻標(biāo)數(shù)應(yīng)滿足±0.5～±7.5MHz連續(xù)可調(diào)。

3．校準(zhǔn)頻段范圍輸出狀態(tài)：

(1)將掃頻儀探頭信號輸入端與輸出端接在一起，使掃頻儀顯示窗上有上、下兩條水平線輸出顯示。

(2)旋動(dòng)頻率坐標(biāo)鈕(粗調(diào)和細(xì)調(diào))，選擇待測試系統(tǒng)的工作頻率范圍。

(3)調(diào)節(jié)輸出增益鈕(粗調(diào)和細(xì)調(diào))，使它們的指示最大。記住此時(shí)顯示窗上兩條水平線之間的間隔格數(shù)，然后斷開探頭與輸出端的連接，待測試用。

4．視被測系統(tǒng)電路情況選用適當(dāng)形式的測試輸入端接入被測系統(tǒng)的輸出端。將掃頻儀的信號輸出端接入被測系統(tǒng)的信號輸入端。根據(jù)被測系統(tǒng)的電路工作情況決定是否給被測系統(tǒng)施加工作電壓之后，對被測系統(tǒng)的幅頻特性進(jìn)行測試。

5．觀察掃頻儀顯示窗上的兩條水平線之間的間隔，調(diào)節(jié)掃頻儀的輸出增益鈕，使兩條水平線之間最大的間隔與校準(zhǔn)時(shí)的間隔一樣大。此時(shí)讀出的輸出增益鈕所顯示的增益數(shù)即為測試結(jié)果。顯示窗上顯示出來的亮線形狀為測試系統(tǒng)的幅頻特性。調(diào)節(jié)頻標(biāo)輸出可對應(yīng)看出其頻率范圍。

6．測試完成后，正確關(guān)閉掃頻儀和被測系統(tǒng)電源，并做好結(jié)束工作。

(二)示波器的操作與使用

示波器是電路輸出狀態(tài)與輸出波形的顯示儀器，其操作與使用方法是：

1．接通示波器電源，預(yù)熱15分鐘。

2．調(diào)整示波器顯示窗的工作狀態(tài)：

(1)調(diào)節(jié)“↑↓”和“←→”鈕，找出水平掃描線，使其與顯示窗內(nèi)坐標(biāo)的X軸重合，左右不超出顯示窗坐標(biāo)之外。

(2)調(diào)整顯示窗坐標(biāo)亮度和背景亮度，以得到良好的顯示效果。

(3)調(diào)節(jié)掃描線的亮度、聚焦鈕，使掃描線光滑、清晰、明亮。

3．校準(zhǔn)示波器。將示波器探頭接在示波器標(biāo)準(zhǔn)信號輸出端(測試電路時(shí)，接被測電路的輸出端)上，按標(biāo)注要求將標(biāo)準(zhǔn)信號顯示在顯示窗坐標(biāo)上。檢查是否符合標(biāo)準(zhǔn)信號標(biāo)注要求，不符合時(shí)應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保證顯示準(zhǔn)確。

4．根據(jù)測試信號的技術(shù)參數(shù)選擇觸發(fā)信號的周期倍率，使被測信號的一個(gè)完整周期充滿顯示窗X軸坐標(biāo)的60%～90%。

5．根據(jù)測試信號的技術(shù)參數(shù)選擇觸發(fā)信號的幅度倍率，使被測信號的最大信號幅度充滿顯示窗Y軸坐標(biāo)的60%～90%。

6．調(diào)整觸發(fā)信號的輸出電平(粗調(diào)和細(xì)調(diào))，使顯示窗內(nèi)被測信號穩(wěn)定顯示出來以進(jìn)行測試。

7．測試完成后，正確關(guān)閉示波器和被測系統(tǒng)電源，并做好結(jié)束工作。

(三)電視信號發(fā)生器的操作與使用

電視信號發(fā)生器是被測系統(tǒng)在測試時(shí)輸入標(biāo)準(zhǔn)信號的儀器，其操作與使用方法是：

1．接通電視信號發(fā)生器的電源，預(yù)熱15分鐘。

2．選擇電視信號發(fā)生器發(fā)射信號的頻段及頻道。

3．選擇信號輸出方式，如射頻輸出、中頻輸出、視頻輸出、彩色信號輸出、黑白信號輸出等。

4．選擇輸出信號種類，如彩條信號、色差信號、單色信號、測試卡信號、點(diǎn)子信號、格子信號、棋盤格信號等。

5．將電視信號發(fā)生器的輸出端與被測系統(tǒng)的信號輸入端連接，調(diào)節(jié)被測系統(tǒng)，確認(rèn)電視信號發(fā)生器輸出的信號已被接收到。

6．測試工作完成后，正確關(guān)閉電視信號發(fā)生器和被測系統(tǒng)電源，并做好結(jié)束工作。

(四)頻率計(jì)、萬用表等的操作與使用

頻率計(jì)是對電路產(chǎn)生的單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)量進(jìn)行顯示的儀器。測試時(shí)頻率計(jì)一般與被測系統(tǒng)的振蕩電路輸出相連接，如電子調(diào)諧器的本振電路輸出、行場振蕩信號的輸出、副載波振蕩電路輸出、遙控電路時(shí)鐘脈沖輸出等，在測試過程中很少使用。萬用表是常用的測試儀表，但由于使用方法簡單，這里不再介紹。四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告

由學(xué)生自己設(shè)計(jì)，要求：

1．有明確的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。

2．有具體的實(shí)訓(xùn)目的和要求。

3．有需要的實(shí)訓(xùn)器材和工具。

4．根據(jù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容有具體的實(shí)訓(xùn)方法和步驟。

5．有具體的實(shí)訓(xùn)結(jié)果并能對實(shí)訓(xùn)結(jié)果進(jìn)行分析處理。

6．有實(shí)訓(xùn)體會(huì)。 1.1光的性質(zhì)與視覺特性

電視圖像是一種光信號，因此首先應(yīng)該了解光和顏色的有關(guān)知識。

1.1.1光和顏色的本質(zhì)

光是一種電磁輻射波，按波長長短的順序排列電磁波譜，依次是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和宇宙射線等，如圖1-1所示。其中，人眼能感覺到的可見光的波長在380～780nm之間，大體可分為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫7類顏色。一定波長光譜呈現(xiàn)的顏色稱為光譜色，不同光譜的光能產(chǎn)生相同的色感，這是彩色電視圖像逼真還原的重要基礎(chǔ)。由此可見，光的本質(zhì)是一種電磁波，而顏色的本質(zhì)是不同波長的光波作用于人眼視覺的結(jié)果。圖1-1可見光譜圖1.1.2人眼的視覺特性

人眼的視覺特性包括人眼的亮度視覺、色度視覺、分辨力、視覺惰性等。

1.亮度視覺

亮度即光的明暗程度。不同波長的光給人的顏色感覺不同，亮度感覺也不同，但只要重現(xiàn)的圖像與實(shí)際景物在主觀感覺上具有相同的對比度和亮度層次(最大亮度與最小亮度之間可分辨的亮度差級，也叫灰度等級)，就能給人以真實(shí)感。人眼對不同波長的光具有不同的靈敏度——視覺靈敏度，人眼最敏感的光波長為555nm，呈綠色。

2.色度視覺

人眼視網(wǎng)膜上有桿狀光敏細(xì)胞和錐狀光敏細(xì)胞。桿狀光敏細(xì)胞靈敏度很高，但對色彩不敏感。錐狀光敏細(xì)胞既可辨別光的強(qiáng)弱，又可辨別顏色，其中的紅敏細(xì)胞、綠敏細(xì)胞、藍(lán)敏細(xì)胞分別對紅、綠、藍(lán)光特別敏感，當(dāng)它們受到某種光源能量刺激時(shí)，根據(jù)對三種細(xì)胞刺激量比例的不同而產(chǎn)生不同的色感，彩色電視機(jī)就利用了這一原理。

3.分辨力

分辨力是指人眼分辨圖像細(xì)節(jié)的能力，可用分辨角(視敏角)衡量。分辨角的大小反映了人眼的視覺銳度，也即分辨力，可由實(shí)驗(yàn)測定，如圖1-2所示。當(dāng)與人眼相隔一定距離L的白色(或黑色)屏幕上的兩個(gè)黑點(diǎn)(或白點(diǎn))靠近到一定程度時(shí)，人眼就分辨不出兩個(gè)點(diǎn)，會(huì)含糊地感覺到是一個(gè)點(diǎn)。因此，將人眼剛好能分辨出兩個(gè)點(diǎn)的間距d所對應(yīng)的視角θ的倒數(shù)定義為分辨力，即

當(dāng)然分辨力因人而異，且與景物的亮度、景物的對比度以及人眼對景物運(yùn)動(dòng)的連續(xù)感(即換幅頻率)等因素有關(guān)。圖1-2人眼分辨力測試圖人眼對黑白圖像細(xì)節(jié)的分辨力稱為黑白圖像分辨力，人眼對彩色圖像細(xì)節(jié)的分辨力稱為彩色圖像分辨力。通常，人眼對彩色細(xì)節(jié)的分辨能力較差，所以在彩色電視系統(tǒng)中傳送彩色圖像時(shí)，只傳送黑白圖像細(xì)節(jié)，而不傳送彩色細(xì)節(jié)，這樣可減少色度信號的頻帶寬度，這就是大面積著色原理的依據(jù)。

4.視覺惰性

當(dāng)有光脈沖刺激人眼時(shí)，視覺的建立和消失都具有一定的滯后效應(yīng)，稱為視覺惰性。視覺惰性包括視覺建立和視覺殘留兩個(gè)過程，一般視覺殘留比視覺建立的時(shí)間要長。通常人眼的視覺惰性時(shí)間為0.1s左右，如圖1-3所示。活動(dòng)圖像的產(chǎn)生就利用了人眼的視覺惰性，電影和電視技術(shù)的實(shí)現(xiàn)就是人眼視覺惰性的應(yīng)用結(jié)果。圖1-3人眼的視覺惰性

1.2電視信號掃描原理

1.2.1電視信號掃描的基本過程

電視信號傳輸?shù)幕具^程是發(fā)送端用電視攝像機(jī)經(jīng)光電變換作用，將景物內(nèi)容的亮度和色度信息按照一定規(guī)律變換成相應(yīng)的電信號，做適當(dāng)處理后通過無線電波或有線網(wǎng)絡(luò)傳輸出去；在接收端用接收機(jī)將接收到的電信號變換后，經(jīng)顯像管的電光變換作用還原原圖像。傳輸景物信息的有效方法是將空間景物分解為許許多多的面積相等、分布均勻、明暗程度不同的小單元，按某一規(guī)律逐一進(jìn)行光電變換。這些小單元稱為像素。由此可見，像素是構(gòu)成圖像的基本單元，單位面積上的像素?cái)?shù)越多，圖像越清晰。像素的傳輸有同時(shí)傳輸制和順序傳輸制兩種方式。同時(shí)傳輸制是將景物分解成像素后，把每個(gè)像素的亮度信息各用一個(gè)單獨(dú)的通道同時(shí)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，并同時(shí)傳送出去，在接收端同時(shí)顯示。一幅高質(zhì)量的圖像具有幾十萬個(gè)像素，要用幾十萬個(gè)傳輸通道來同時(shí)傳送圖像信號是不可能實(shí)現(xiàn)的。由于人眼的視覺惰性，可以把圖像上各像素的亮度信號按從左至右、從上到下的順序依次傳送，接收端按發(fā)送端的順序依次將電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)亮度的像素，只要在視覺殘留時(shí)間內(nèi)完成一幅圖像所有像素的電光轉(zhuǎn)換，則人眼感覺到的就是一幅完整的圖像。用同樣的方法我們可以將活動(dòng)圖像分解為一連串稍有差異的靜止圖像來進(jìn)行傳送，這種將圖像分解成像素后順序傳送的方式被稱為順序傳輸制。

順序傳輸制又稱順序制，是將景物各像素的亮度信息按時(shí)間順序變成電信號并依次傳送出去，相當(dāng)于把隨時(shí)間、空間多維變化的亮度信號通過掃描和光電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變成了具有單一時(shí)間變量的電信號，可見其核心是電子掃描。1.2.2電視掃描原理

電視系統(tǒng)發(fā)送端的攝像器件和接收端的顯像器件中的掃描，是由電子束在光敏面上和熒光屏上的移位實(shí)現(xiàn)的，通過電子束以一定的規(guī)律沿光像平面反復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，完成圖像的分解與合成。通常，電視系統(tǒng)都采用勻速、單向、直線掃描方式。單向掃描是指只在單個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)才傳送圖像信息，朝反方向掃描時(shí)為回掃過程，不傳送圖像信息。電子束的掃描通過安裝在顯像管管徑上相互垂直的水平偏轉(zhuǎn)線圈和垂直偏轉(zhuǎn)線圈共同作用，而形成一條條水平略向右傾斜的直線，這就是光柵。當(dāng)在水平偏轉(zhuǎn)線圈中流過行鋸齒波電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生垂直偏轉(zhuǎn)磁場，使電子束從左到右或從右到左掃描，稱為水平掃描，也稱為行掃描。其中，從左到右的掃描稱為行掃描正程；從右到左的掃描稱為行掃描逆程。電子束在水平方向上往返一次所需的時(shí)間為行掃描周期(TH)，其大小等于行掃描正程時(shí)間(THF)和行掃描逆程時(shí)間(THR)之和。行掃描周期的倒數(shù)就是行掃描頻率(fH)。當(dāng)在垂直偏轉(zhuǎn)線圈中流過幀(場)鋸齒波電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生水平偏轉(zhuǎn)磁場，使電子束從上到下或從下到上掃描，稱為垂直掃描，也稱為幀掃描或場掃描。其中，從上到下的掃描稱為幀(場)掃描正程；從下到上掃描稱為幀(場)掃描逆程。電子束在垂直方向上往返一次所需的時(shí)間為幀掃描周期(TV)，其大小等于幀掃描正程時(shí)間(TVF)和幀掃描逆程時(shí)間(TVR)之和。幀掃描周期的倒數(shù)就是幀掃描頻率(fV)。若只有行偏轉(zhuǎn)，則會(huì)出現(xiàn)一條水平亮線；若只有場偏轉(zhuǎn)，則會(huì)出現(xiàn)一條垂直亮線。因此行場偏轉(zhuǎn)是形成正常光柵的前提。電子掃描示意如圖1-4所示。圖1-4電子掃描示意圖

1.逐行掃描

所謂逐行掃描，就是電子束從圖像上端開始，從左至右、從上至下逐行逐幀依次掃描圖像的方式，如圖1-5所示。圖1-5逐行掃描方式示意圖由于逆程掃描線會(huì)降低圖像的質(zhì)量，因此在行、幀逆程期間用消隱脈沖截止了掃描電子束，使逆程掃描線消失。為了提高效率，正程掃描時(shí)間應(yīng)占整個(gè)掃描周期的大部分，電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了行逆程系數(shù)α和幀逆程系數(shù)β：在逐行掃描中，所有幀的光柵都應(yīng)相互重合，這就要求幀掃描周期TV是行掃描周期TH的整數(shù)倍，也就是每幀的掃描行數(shù)Z必須為整數(shù)，即TV=Z

TH，fH=Z

fV。

由于垂直掃描逆程要占去一部分垂直掃描周期的時(shí)間，因此圖像上可看到的掃描光柵的行數(shù)稱為有效行數(shù)Z'。

Z'=(1－β)Z幀頻即重現(xiàn)圖像的換幅頻率，在選擇幀頻時(shí)應(yīng)考慮圖像的連續(xù)性、有無閃爍、抗市電干擾能力的強(qiáng)弱以及圖像信號的頻帶寬度等問題。對于運(yùn)動(dòng)景物，為了使圖像有連續(xù)感，換幅頻率應(yīng)高于20Hz；為使圖像不產(chǎn)生閃爍感，換幅頻率應(yīng)高于臨界閃爍頻率48Hz；為了提高抗市電干擾的能力，換幅頻率通常選擇為50Hz和60Hz。當(dāng)然換幅頻率越高，對克服圖像閃爍和提高圖像質(zhì)量越有利，但圖像信號的頻帶寬度與換幅頻率成正比，對節(jié)約頻帶不利，因而換幅頻率不宜選取太高。若要提高換幅頻率，則必須采取其它有效措施，如倍頻掃描技術(shù)。

2.隔行掃描

電視系統(tǒng)的分解力是描述電視系統(tǒng)傳輸圖像細(xì)節(jié)的能力，是指電視系統(tǒng)分解、傳輸圖像黑白變化細(xì)節(jié)的能力。清晰度是指人眼對重現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)感覺的能力。顯然，掃描行數(shù)越多，系統(tǒng)的分解力越高，圖像就越清晰，但掃描行數(shù)越多，圖像信號的頻帶寬度也就越寬。在不降低圖像分解力的前提下，要減少圖像信號的頻帶寬度，唯一有效的措施就是采用隔行掃描。所謂隔行掃描，是指電子束按相間行一場一場地分別掃描圖像的方式，也即電子束分別按照奇數(shù)行和偶數(shù)行掃描的方式。由奇數(shù)行形成的光柵稱為奇數(shù)場，由偶數(shù)行形成的光柵稱為偶數(shù)場。由此可見，1幀等于2場，如圖1-6所示。圖1-6隔行掃描方式示意圖在隔行掃描中，必須保證2場光柵的正確鑲嵌才能完善地分解和合成圖像。為簡單起見，圖中忽略了行和場掃描的逆程時(shí)間。假設(shè)1幀光柵由9行組成，其中奇數(shù)場用實(shí)線表示，偶數(shù)場用虛線表示。奇數(shù)場結(jié)束時(shí)正好掃完第5行的前半行，偶數(shù)場一開始掃第5行的后半行，偶數(shù)場第1整行(第6行)起始時(shí)垂直方向正好掃過半行，插在第1行與第2行的中間，形成隔行掃描。因此隔行掃描要將偶數(shù)場光柵嵌在奇數(shù)場光柵中間，每幀的掃描行數(shù)必須是奇數(shù)。隔行掃描的特點(diǎn)是：

(1)消除了圖像大面積閃爍，保證了圖像的分解力和清晰度，減少了圖像信號的頻帶寬度。

(2)存在行間閃爍效應(yīng)。

(3)在隔行掃描中要求行場掃描頻率保持一定的關(guān)系，否則會(huì)因兩場光柵不能均勻相嵌而出現(xiàn)并行現(xiàn)象，使圖像的清晰度降低。

(4)當(dāng)圖像上有物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)的速度足夠大時(shí)，因隔行分場傳送，相鄰兩行在時(shí)間上相錯(cuò)，結(jié)果使得運(yùn)動(dòng)物體圖像的垂直邊緣出現(xiàn)鋸齒，鋸齒的深度反映了物體在一場時(shí)間內(nèi)水平移動(dòng)的距離。

1.3重現(xiàn)電視圖像的基本參數(shù)

1.3.1圖像寬高比

電視圖像寬高比又稱幅型比。根據(jù)人眼的視覺特性，垂直視角為?15°、水平視角為20°的矩形視野通常是視覺最清楚的范圍，因此電視機(jī)的屏幕為矩形，其寬高比一般為4︰3。矩形屏幕的大小用對角線長度表示，觀看的最佳距離約為屏高的6倍，眼睛應(yīng)與熒光屏中心處于同一水平面。為了增強(qiáng)大屏幕和高清晰度電視的臨場感與真實(shí)感，水平視角加大，觀看的距離約為屏高的3倍，其幅型比為16︰9。1.3.2場頻和場周期

選擇場頻主要應(yīng)考慮光柵不能出現(xiàn)閃爍。人眼的臨界閃爍頻率與屏幕亮度、圖像內(nèi)容、觀看條件以及熒光粉的余輝時(shí)間等因素有關(guān)。為了不引起人眼的閃爍感覺，場頻應(yīng)高于

48Hz。隨著屏幕亮度提高，屏幕尺寸增大，觀看距離變近，場頻還應(yīng)相應(yīng)提高。場頻的選擇還應(yīng)考慮交流電源對電視圖像質(zhì)量的影響。電視機(jī)電源濾波不良或因雜散電源磁場的影響，交流電源干擾混入圖像信號中，在垂直方向上會(huì)產(chǎn)生1或2條水平暗條。當(dāng)電源頻率與場頻相同并同步時(shí)，這些干擾是固定不動(dòng)的，人眼感覺不到；當(dāng)電源頻率與場頻不同時(shí)，這些干擾會(huì)在圖像上上下移動(dòng)形成滾條，影響視覺。交流電源干擾混入行鋸齒波電流中還會(huì)造成光柵扭曲。因此在制定電視標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，規(guī)定場頻應(yīng)與本國的電網(wǎng)頻率相同。

我國電視制式規(guī)定：場頻為50Hz，幀頻為25Hz，場周期為20ms，場正程時(shí)間為18.4ms，場逆程時(shí)間為1.6ms。如果場頻過高或場頻過低，即場不同步，則電視圖像將向下或向上移動(dòng)，或者在垂直方向上出現(xiàn)多幅相同的圖像，如圖1-7(b)、(d)所示。

當(dāng)然，隨著電子產(chǎn)品新技術(shù)、新工藝、新方法的不斷涌現(xiàn)以及人們對高畫質(zhì)的不斷追求，具有多倍場頻的電視機(jī)將不斷問世。圖1-7行、場不同步的幾種情形1.3.3行頻和行周期

每幀圖像掃描行數(shù)的選取除了滿足隔行掃描的要求外，還應(yīng)考慮系統(tǒng)反映圖像細(xì)節(jié)的能力強(qiáng)且不占用過寬的頻帶，同時(shí)還與人眼的視覺特性有關(guān)。顯然，在幀頻一定時(shí)，每幀掃描行數(shù)越多，圖像的細(xì)節(jié)越清晰，占用頻帶也就越寬。綜合考慮，目前世界上采用的標(biāo)準(zhǔn)掃描行數(shù)有625行和525行。我國電視制式規(guī)定：每幀總行數(shù)為625行，正程行數(shù)(有效行數(shù))575行，逆程行數(shù)50行；行頻為625×25=15625Hz,行周期為64μs，行正程時(shí)間為52μs，行逆程時(shí)間為12μs。

如果行頻過高或行頻過低，即行不同步，則整個(gè)圖像將出現(xiàn)向右下或向左下傾斜的黑白相間的條紋，或者在水平方向上出現(xiàn)多幅相同的圖像，如圖1-7(b)、(c)所示。

隨著電視技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的625行標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足大屏幕和高清晰度電視的要求，增加掃描行數(shù)已成必然。1.3.4圖像的頻帶寬度

由于圖像信號的最低頻率為0Hz，因此圖像信號的最高頻率就是圖像信號的頻帶寬度。最高頻率是指傳送一幅全細(xì)節(jié)圖像，且細(xì)節(jié)大小相當(dāng)于一個(gè)像素時(shí)對應(yīng)的頻率，它與電視系統(tǒng)的分解力密切相關(guān)。沿圖像垂直方向分解圖像細(xì)節(jié)的能力稱為垂直分解力，與掃描行數(shù)有關(guān)，一般理想情況為垂直分解力等于有效掃描行數(shù)。沿圖像水平方向分解圖像細(xì)節(jié)的能力稱為水平分解力，它與電子束的聚焦情況(孔闌效應(yīng))和視頻通道的通頻帶有關(guān)。根據(jù)圖像寬高比和電視系統(tǒng)的分解力等參數(shù)綜合考慮，即可確定電視圖像的頻帶寬度。我國規(guī)定電視圖像的頻帶寬度為6MHz。1.3.5亮度、對比度和灰度

人眼最重要的視覺功能是對客觀景物的亮度感覺。亮度就是人眼對光的明暗程度的感覺，景物或重現(xiàn)圖像的平均亮度稱為背景亮度。

客觀景物的最大亮度與最小亮度之比稱為對比度。對于重現(xiàn)的電視圖像，對比度不僅與顯像管的最大亮度與最小亮度有關(guān)，還與周圍的環(huán)境亮度有關(guān)。重現(xiàn)圖像的對比度越大，圖像的黑白層次就越分明，人眼的感覺就越細(xì)膩。因此亮度和對比度是重現(xiàn)電視圖像的基本要素。在黑白電視接收機(jī)中，通常通過調(diào)節(jié)顯像管的陰、柵極之間的電位差進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)。在彩色電視接收機(jī)中，往往是通過恢復(fù)亮度通道中的直流成分來實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)的。對比度的調(diào)節(jié)則是依靠改變圖像信號(視頻信號)的幅度來實(shí)現(xiàn)的。

圖像從黑色到白色之間的過渡色統(tǒng)稱為灰色，灰度就是這一灰色劃分成能加以區(qū)分的層次數(shù)，用來鑒別電視接收系統(tǒng)所能恢復(fù)原圖像明暗層次的程度，一般規(guī)定為7～8級。

1.3.6圖像的幾何特性

重現(xiàn)圖像的幾何特性就是幾何失真，也就是重現(xiàn)圖像的形狀、大小、相對位置等與原來景物的不一致程度。通常圖像的幾何失真有兩種，如圖1-8所示。圖1-8圖像的幾何失真情形(a)非線性失真；(b)幾何失真

(1)掃描鋸齒波電流非線性引起的線性不良、交越失真等非線性失真。

(2)偏轉(zhuǎn)磁場不規(guī)則引起的枕形失真、桶形失真、平行四邊形失真等幾何失真。

關(guān)于上述兩種幾何失真的原因以及采取的相應(yīng)措施將在后面相關(guān)的章節(jié)中敘述。

1.4光電轉(zhuǎn)換原理

電視是用電信號來傳送活動(dòng)圖像的，因此首先要把被傳送的圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，這就必須經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的過程。1.4.1攝像管的光電轉(zhuǎn)換

光電導(dǎo)攝像管一般由光電靶、電子槍和偏轉(zhuǎn)線圈組成，如圖1-9所示。其中，光電靶作為光的通路和信號的輸出電極，其特點(diǎn)是具有光敏效應(yīng)，即當(dāng)光照射在它的上面時(shí)，其導(dǎo)電率會(huì)發(fā)生顯著的變化，且與光照程度成比例，光照強(qiáng)度越強(qiáng)，導(dǎo)電率越高，相應(yīng)的電阻越小。攝像管就是利用這一特點(diǎn)將自然界景物的光的變化通過光電靶的光敏效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電信號的。圖1-9光電導(dǎo)攝像管的基本結(jié)構(gòu)和視頻信號的形成過程電子槍的作用則是拾取電信號，一般是由燈絲、陰極、柵極、加速極、聚焦極、高壓陽極等組成的。當(dāng)燈絲照射陰極發(fā)射電子時(shí)，在陰極、柵極、加速極、聚焦極、高壓陽極形成的電場和行場偏轉(zhuǎn)線圈形成的磁場的共同作用下，電子將會(huì)聚成一束很細(xì)的電子束，從左至右、自上至下依次高速轟擊光電靶，于是就實(shí)現(xiàn)了將圖像的空間光信號轉(zhuǎn)換為時(shí)序電信號——視頻信號。它包括圖像信號、同步信號、消隱信號等。若輸出的視頻信號電壓越高(低)，對應(yīng)圖像的亮度越低(高)，即Uo=E－ik·RL，則稱之為負(fù)極性視頻信號；反之，若輸出的視頻信號電壓越高(低)，對應(yīng)圖像的亮度越高(低)，即Uo=ik·RL，則稱之為正極性視頻信號，如圖1-10所示。圖1-10視頻信號波形(a)負(fù)極性視頻信號；(b)正極性視頻信號1.4.2CCD的光電轉(zhuǎn)換

電荷耦合器件簡稱CCD(ChargeCoupledDevice)。由P型(N型)半導(dǎo)體、二氧化硅絕緣層和金屬鋁電極構(gòu)成的MOS結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。

CCD的工作由電荷存儲(chǔ)和電荷耦合(或稱轉(zhuǎn)移)兩個(gè)基本過程組成，從應(yīng)用觀點(diǎn)來講，就是將信號注入CCD，而在器件的輸出端將信號檢測出來。圖1-11MOS結(jié)構(gòu)與勢阱

1.電荷的存儲(chǔ)

在金屬電極上未加電壓之前，P型半導(dǎo)體中的空穴均勻分布。當(dāng)柵極G上加正電壓UG時(shí)，柵極下面的空穴受到排斥，從而形成一個(gè)耗盡層，即能夠吸收電子的勢阱，俗稱電子勢阱。電子勢阱的深淺與所加?xùn)艠O電壓UG的大小基本成正比關(guān)系，當(dāng)然也有一定的限額。電子勢阱可以用來存儲(chǔ)電子，其存儲(chǔ)的電子電荷(簡稱電荷包)可以是通過光注入或電注入方式注入的外來的信號電荷。電荷量由外來信號的大小決定，與柵極電壓UG的大小無關(guān)。

2.電荷的注入

一個(gè)CCD感光面中有幾十萬個(gè)獨(dú)立的鋁電極，對應(yīng)著幾十萬個(gè)像素和勢阱。在景物的作用下，各像素CCD表面上有不同的光強(qiáng)照射，在受光照的表面附近由光子激發(fā)出數(shù)量與光強(qiáng)和光照時(shí)間成正比的電子—空穴對，多數(shù)載流子的空穴被排斥，少數(shù)載流子的電子則被收集入該像素表面下的勢阱內(nèi)，稱為光電荷注入，這就是CCD器件的光電轉(zhuǎn)換過程。

3.電荷的轉(zhuǎn)移(耦合)

CCD的基本結(jié)構(gòu)是彼此緊鄰、略有間隙的一個(gè)個(gè)有序序列的MOS結(jié)構(gòu)，可以依靠時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)脈沖高低電平的變化組合，按一定順序改變相鄰MOS結(jié)構(gòu)的勢阱深度，實(shí)現(xiàn)相鄰勢阱中電荷的轉(zhuǎn)移，達(dá)到按一定規(guī)律垂直方向移動(dòng)和水平方向移動(dòng)并最終輸出的目的。通常電荷轉(zhuǎn)移的方式有三相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)和四相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。

下面以四相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)方式為例簡要說明電荷轉(zhuǎn)移的過程，如圖1-12所示。圖1-12四相時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下的電荷轉(zhuǎn)移過程

F1、F2

、F3

、F4是四個(gè)掃描行上同一垂直位置內(nèi)的四個(gè)像素，假設(shè)、下有光電荷存在，為了提高CCD器件的靈敏度以增大每一場內(nèi)的輸出電荷量，將、下的電荷包混合后輸出，然后按圖中的方式轉(zhuǎn)移。所加的電壓為三個(gè)電平值，電壓最高時(shí)勢阱最深，存儲(chǔ)電荷；電壓中間值時(shí)兩個(gè)電荷包在三個(gè)勢阱內(nèi)均勻存儲(chǔ)；電壓最低時(shí)其勢阱下的電荷包被完全轉(zhuǎn)移。于是在t1～t7時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)1

、F2像素下的電荷包將轉(zhuǎn)移一段距離。偶數(shù)場可以是F1

、F3下的電荷包合并后轉(zhuǎn)移，以實(shí)現(xiàn)奇數(shù)場電荷包和偶數(shù)場電荷包的讀出。

4.電荷的輸出

電荷包轉(zhuǎn)移到最后一個(gè)MOS單元結(jié)構(gòu)后需要輸出到外電路，常用的電路結(jié)構(gòu)是反偏二極管CCD輸出方式，從而輸出一個(gè)幅度與相應(yīng)像素上的光通量成比例的圖像脈沖信號。

CCD作為攝像機(jī)中的光電轉(zhuǎn)換器件，必須接收一幅完整的光信號，所以CCD必須排列成二維陣列的形式，稱為面陣CCD。面陣CCD一般有三種基本形式，如圖1-13所示。圖1-13面陣CCD的三種基本形式(a)幀轉(zhuǎn)移型；(b)行間轉(zhuǎn)移型；(c)幀行間轉(zhuǎn)移型

(1)幀轉(zhuǎn)移型(FT型)。幀轉(zhuǎn)移型分為光敏成像區(qū)和存儲(chǔ)區(qū)兩部分。場正程期間在光敏成像區(qū)的每個(gè)單元積累信號電荷，在場消隱期間由垂直CCD移位寄存器把信號電荷轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)。存儲(chǔ)區(qū)的信號在每一行消隱期間前進(jìn)一行，在行正程期間由水平CCD移位寄存器逐像素讀出信號。

(2)行間轉(zhuǎn)移型(IT型)。行間轉(zhuǎn)移型CCD的光敏成像區(qū)和存儲(chǔ)區(qū)以垂直列相間的形式組合，場正程期間在成像列積累信號電荷，在場消隱期間一次轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的存儲(chǔ)列上。存儲(chǔ)列的信號在每一行消隱期間沿垂直方向下移一個(gè)單元，在行正程期間由水平CCD移位寄存器逐像素讀出信號。

(3)幀行間轉(zhuǎn)移型(FIT型)。幀行間轉(zhuǎn)移型是幀轉(zhuǎn)移型和行間轉(zhuǎn)移型的綜合體，場消隱期間由垂直CCD移位寄存器把信號電荷轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)，場正程期間在成像列積累信號電荷，同時(shí)由水平CCD移位寄存器逐行讀出信號。由于電荷轉(zhuǎn)移的速度很快，因此既不需要機(jī)械快門，也不會(huì)出現(xiàn)高亮點(diǎn)垂直拖尾現(xiàn)象。

與顯像管中的隔行掃描類似，面陣CCD的光敏電荷是采用隔行讀出的，通常有幀積累方式和場積累方式兩種。

(1)幀積累方式的工作原理如圖1-14所示。存儲(chǔ)在奇數(shù)行各像素中的光敏電荷在奇數(shù)場讀出，存儲(chǔ)在偶數(shù)行各像素中的光敏電荷在偶數(shù)場讀出，每個(gè)像素的光敏電荷的積累時(shí)間是1幀時(shí)間。由于幀積累方式的光敏電荷積累時(shí)間長，上一場的光敏電荷保留在光敏區(qū)，出現(xiàn)在下一場中，存在一場的時(shí)間延遲，從而引起動(dòng)態(tài)分辨率的下降。圖1-14幀積累電荷讀出方式(a)奇數(shù)場；(b)偶數(shù)場

(2)場積累方式的工作原理如圖1-15所示。兩個(gè)相鄰行的電荷加起來同時(shí)轉(zhuǎn)移到垂直CCD移位寄存器，隔行讀出是由相加電荷的組合方式不同來實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)像素的光敏電荷的積累時(shí)間是一場時(shí)間。由于沒有一場時(shí)間的延遲，因而圖像垂直邊緣的閃爍減少，具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍和良好的抗彌散性，但垂直方向的分辨率略有降低。圖1-15場積累電荷讀出方式(a)奇數(shù)場；(b)偶數(shù)場

1.5黑白全電視信號

黑白全電視信號按其幅度大小由復(fù)合同步信號、消隱信號、均衡信號、開槽信號以及圖像信號組成。1.5.1復(fù)合同步信號

復(fù)合同步信號的作用是保證電視機(jī)還原出來的圖像的頻率、相位能和電視臺保持嚴(yán)格一致，因此，電視臺在發(fā)射圖像信號的同時(shí)，也發(fā)射了復(fù)合同步信號，即行、場同步信號。為了不影響圖像信號，矩形脈沖的行、場同步信號是在行、場掃描逆程期間發(fā)出的，其中行同步信號的脈沖寬度為4.7μs，場同步信號的脈沖寬度為160μs，為2.5個(gè)行周期，如圖1-16所示。奇數(shù)場的最后一個(gè)行同步脈沖的前沿與場同步脈沖的前沿相距半個(gè)行周期，而偶數(shù)場最后一個(gè)行同步脈沖的前沿與場同步脈沖的前沿相距一個(gè)行周期，所以行同步脈沖的位置在奇數(shù)場和偶數(shù)場中有半行之差，保證了隔行掃描的準(zhǔn)確性。圖1-16行同步信號和復(fù)合同步信號(a)行同步信號；(b)復(fù)合同步信號1.5.2復(fù)合消隱信號

復(fù)合消隱信號的作用是消除電子束在逆程期間出現(xiàn)的回掃線。消除行逆程回掃線的信號稱為行消隱信號，其脈沖寬度為12μs；消除場逆程回掃線的信號稱為場消隱信號，場消隱的時(shí)間為25TH+12μs=1612μs。因?yàn)椴捎酶粜袙呙?，奇?shù)場的場消隱起點(diǎn)與前面的一個(gè)行消隱相差半行，偶數(shù)場的場消隱起點(diǎn)與前面的一個(gè)行消隱相差一行。為了不丟失行同步信號，場消隱信號按行周期開槽。其幅度與圖像的黑電平對齊，如圖1-17所示。圖1-17復(fù)合消隱信號1.5.3均衡脈沖與開槽脈沖

均衡脈沖信號的作用是保證隔行掃描的準(zhǔn)確性。由于行、場同步脈沖信號的寬度相差很大，因此既可采用微分電路從復(fù)合同步信號中分離出行同步脈沖信號去控制行振蕩，也可采用多重積分電路抑制行同步信號取出場同步信號去控制場振蕩，實(shí)現(xiàn)行、場掃描的同步。由于奇數(shù)場和偶數(shù)場的場同步信號的前沿和前面一個(gè)行同步信號的間距分別為一個(gè)行周期和半個(gè)行周期，因此通過積分電路后，奇數(shù)場和偶數(shù)場同步信號的積分波形不一致，結(jié)果導(dǎo)致掃描光柵的并行和垂直分辨力降低。為了消除奇、偶兩場的時(shí)間誤差，在場同步信號前后若干行內(nèi)將行同步信號的頻率提高1倍，同時(shí)為了使頻率提高后的行同步信號的平均電平不變，將這些脈沖的寬度減少為原來的一半，故其脈沖寬度為2.35μs。在場同步信號的前后各有5個(gè)脈沖，分別稱為前均衡脈沖和后均衡脈沖。場同步內(nèi)的開槽脈沖頻率提高1倍也是基于同樣的原因，使得在奇數(shù)場和偶數(shù)場的場同步期間及前后若干行的同步波形完全相同，保證了隔行掃描的準(zhǔn)確性，如圖1-18所示。圖1-18均衡脈沖信號開槽脈沖信號的作用是保證不丟失行同步信號。在場同步期間，若行同步信號中斷，則容易造成行不同步，為了保持行同步信號的連續(xù)性，保證場同步期間行掃描的穩(wěn)定，往往在場同步信號內(nèi)開5個(gè)小凹槽，形成5個(gè)齒脈沖，利用凹槽的后沿作為行同步信號的前沿。該凹槽稱為開槽脈沖，其寬度為4.7μs，間隔為半個(gè)行周期，齒脈沖寬度為27.3μs，如圖1-19所示。圖1-19黑白全電視信號波形(a)奇數(shù)場；(b)偶數(shù)場1.5.4圖像信號

黑白圖像信號是攜帶景物明暗變化信息的電信號，在掃描正程形成，也稱為視頻信號，其波形隨畫面的內(nèi)容而定，如圖1-20所示。其特點(diǎn)是：

(1)單極性。圖像信號只有正值，沒有負(fù)值，其平均值不為零，稱為單極性信號。圖像信號平均值的大小反映了圖像的平均亮度，即背景亮度。在信號傳輸中，可以隔斷直流只傳送交流信號，但在圖像重現(xiàn)前必須恢復(fù)其直流成分以呈現(xiàn)背景亮度。彩色電視機(jī)的亮度處理就利用了這一點(diǎn)。圖1-20圖像信號如前所述，圖像信號只有正極性和負(fù)極性之分，我國采用負(fù)極性調(diào)制。

(2)脈沖性。圖像信號經(jīng)常出現(xiàn)上、下跳變沿，反映圖像內(nèi)容上的亮暗突變，即具有脈沖性的特點(diǎn)，它往往出現(xiàn)在景物中物體邊緣等細(xì)節(jié)部分，對應(yīng)圖像信號頻譜中的高頻成分。

(3)相關(guān)性。對于一般的活動(dòng)圖像，相鄰兩行的圖像信號的差別很小，在行間和幀間具有很強(qiáng)的相關(guān)性；對于靜止圖像而言，則具有行重復(fù)性和幀重復(fù)性，即周期性。

(4)圖像信號的頻譜分布是離散而又成群的，呈梳狀結(jié)構(gòu)；能量主要集中在以行頻及其諧波為主的譜線附近；諧波次數(shù)越大，能量越?。辉诿咳鹤V線之間至少有(1/3)fH空隙的帶寬資源可利用，這為彩色信號的傳輸提供了條件，即采用頻譜間置的方法將色度信號間置在亮度信號之間。

1.5.5黑白全電視信號波形

黑白全電視信號的波形如圖1-19所示。其幅度比例按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是：同步信號為100%，黑電平與消隱電平為75%，白電平為10%～12.5%，圖像信號介于白電平與黑電平之間，統(tǒng)稱為灰色電平。

1.6彩色全電視信號

1.6.1彩色三要素

由光和顏色的本質(zhì)可知：彩色是可見光作用于人眼而引起的一種視覺反應(yīng)。光的顏色與可見光的波長有關(guān)，物體的顏色取決于兩個(gè)因素：一是光源的特性；二是物體表面對光的吸收、反射和透射的特性。當(dāng)可見光的波長從長到短變化時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等五顏六色的單色光。白色光不是單色光，而是由多種彩色光按一定比例混合而成的光。我們通常用亮度、色調(diào)、色飽和度三個(gè)特性參數(shù)來表示任意彩色對人眼產(chǎn)生的視覺效應(yīng)，俗稱彩色三要素。亮度(Y)表示彩色引起的視覺明暗程度的變化，它與彩色光本身的強(qiáng)弱、彩色光的波長及物體表面的反射特性有關(guān)。不發(fā)光物體的亮度取決于其反射光功率的大小。

色調(diào)是指顏色的類別，是決定顏色的基本特性，與彩色光的波長(頻率)有關(guān)。不發(fā)光物體的色調(diào)由照明光源和該物體的吸收、反射或透射特性共同決定。

色飽和度是指顏色的深淺程度，表示某單色光中含白色光的多少，白色光比例越大，飽和度越低。一般將色調(diào)和色飽和度統(tǒng)稱為色度信號。1.6.2三基色原理

根據(jù)人眼的視覺特性，利用人眼的三種錐狀細(xì)胞，任選三種不同比例的基色成分組合起來，可以重現(xiàn)原景物的彩色感覺。要求三種基色必須是互相獨(dú)立的，任意一種基色不能由另外兩種基色混合而成(獨(dú)立性)。將它們按不同比例進(jìn)行組合可以得到自然界中絕大多數(shù)的彩色，反之亦然(可逆性)?；旌仙纳{(diào)和色飽和度由三基色的混合比例決定(混合性)；混合色的亮度等于三種基色的亮度之和(疊加性)。具有這些特性的三種基色叫三基色。由于人眼對綠光、藍(lán)光、紅光最敏感，因此在彩色電視中選用了紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)作為三基色。三基色原理是彩色電視的技術(shù)基礎(chǔ)，發(fā)送端將彩色信號分解成三基色，在接收端又用三基色還原彩色信號。

1.6.3混色原理

由三基色原理可知：

紅色+綠色+藍(lán)色=白色

紅色+綠色=黃色 紅色+藍(lán)色=紫色 綠色+藍(lán)色=青色紅色+青色=白色 綠色+紫色=白色 藍(lán)色+黃色=白色

黃色+青色=淺綠色 紫色+黃色=淺紅色 青色+紫色=淺藍(lán)色

當(dāng)兩種顏色混合得到白色(W)時(shí)，這兩種顏色互為補(bǔ)色，可用一個(gè)等邊三角形來表示——彩色三角形，如圖1-21所示。其意義在于：

(1)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)分別代表三基色紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)。圖1-21混色原理和彩色三角形

(2)三個(gè)頂點(diǎn)的色飽和度為100%，在R-W或G-W或B-W線上，其顏色是相同的，但色飽和度是不同的，越接近頂點(diǎn)色飽和度越大。

(3)三角形內(nèi)任何一點(diǎn)由不同比例的R、G、B混色后得到。

(4)三角形每條邊上的顏色由兩種顏色混色后得到。

(5)穿過W點(diǎn)的任一條線與三角形邊線及頂點(diǎn)相交的兩點(diǎn)所代表的顏色互為補(bǔ)色?；焐姆椒ㄓ腥N：空間相加混色法、時(shí)間相加混色法和生理相加混色法。

(1)空間相加混色法利用人眼空間分辨能力較差的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)混色：使三種基色的發(fā)光點(diǎn)離得很近，只要觀察的距離足夠遠(yuǎn)，當(dāng)三種基色發(fā)光點(diǎn)同時(shí)發(fā)光時(shí)便能獲得混色后的彩色效果。目前，這種混色方法用于同時(shí)制的彩色電視機(jī)中。

(2)時(shí)間相加混色法利用人眼的視覺惰性實(shí)現(xiàn)混色：將三種基色發(fā)光點(diǎn)放在同一點(diǎn)，按時(shí)間順序依次發(fā)光，只要三種基色發(fā)光點(diǎn)的發(fā)光速度足夠快，便可獲得混色效果。目前順序制彩色電視機(jī)采用了這種混色方法。

(3)生理相加混色方法：使兩眼同時(shí)觀看兩種不同色的同一彩色景物，產(chǎn)生兩種彩色印像，在大腦中即可產(chǎn)生混色后的彩色效果。目前，這種混色方法還沒有用于彩色電視技術(shù)中。

1.6.4兼容制彩色電視

所謂兼容，就是指黑白電視接收機(jī)能接收彩色電視信號，重現(xiàn)黑白圖像；彩色電視接收機(jī)能接收黑白電視信號，重現(xiàn)黑白圖像。

要實(shí)現(xiàn)兼容，必須滿足下列基本條件：

(1)在彩色電視的圖像信號中，要有代表圖像亮度的亮度信號和代表圖像色彩的色度信號。

黑白電視接收彩色節(jié)目時(shí)，只要將亮度信號取出就可顯示黑白圖像。彩色電視接收機(jī)應(yīng)具有亮度通道和色度通道。當(dāng)接收彩色節(jié)目時(shí)，亮度通道和色度通道都工作，重現(xiàn)彩色圖像；當(dāng)接收黑白節(jié)目時(shí)，只有亮度通道工作，色度通道關(guān)閉，顯示黑白圖像。

(2)彩色電視與黑白電視具有相同的視頻帶寬和射頻帶寬。這就要求彩色電視須將色度信號穿插在視頻(亮度)信號中，通過頻帶壓縮和頻譜交錯(cuò)的方法來實(shí)現(xiàn)。

(3)彩色電視與黑白電視具有相同圖像和伴音的載波頻率及調(diào)制方式。

(4)彩色電視與黑白電視具有相同的行、場掃描頻率和同步方式。

1.6.5亮度信號

亮度信號在彩色電視中稱為Y信號。根據(jù)三基色原理和兼容制彩色電視的基本要求，亮度信號方程通?？梢员硎緸?/p>

Y=0.30R+0.59G+0.11B

相應(yīng)的電壓方程為：

UY=0.30UR+0.59UG+0.11UB

由于兼容制彩色電視傳送方式中要求獨(dú)立傳送Y信號，從亮度方程中可以知道，若再傳送R、G和B中的兩個(gè)信號，通過亮度方程就可以得到另一個(gè)信號。這樣，在兼容制彩色電視中，至少要傳送包括Y信號在內(nèi)的三個(gè)信號。1.6.6色差信號

兼容制彩色電視已經(jīng)傳送了Y信號，這樣R、G、B色信號中的亮度成分就不必再傳送了，只要傳送R－Y、G－Y、B－Y信號中的兩個(gè)即可，這樣的信號稱為色差信號。其中，R－Y為紅色差信號；G－Y為綠色差信號，B－Y為藍(lán)色差信號。三者之間的關(guān)系可以表示為

0.30(R－Y)+0.59(G－Y)+0.11(B－Y)=0由于在三個(gè)色差信號中，G－Y信號的幅度最小，且G－Y可以很方便地由R－Y和B－Y通過線性電阻矩陣(混合色差信號的系數(shù)小于1)混合而成，即

G－Y＝－0.51(R－Y)－0.186(B－Y)

因此為了提高信噪比，減少系統(tǒng)發(fā)射的復(fù)雜程度，在彩色電視中只傳送R－Y、B－Y兩個(gè)色差信號即可。其特點(diǎn)是：

(1)可減少色度信號對亮度信號的干擾。當(dāng)傳送黑白圖像時(shí)由于R=G=B，R－Y=B－Y=0，不會(huì)對亮度信號產(chǎn)生干擾。

(2)能夠?qū)崿F(xiàn)亮度恒定，即重現(xiàn)圖像的亮度只由傳送亮度信息的亮度信號決定。

(3)可節(jié)省色度信號的發(fā)射能量。

在兼容制彩色電視中，為了獲得三基色信號，傳送了亮度信號和兩個(gè)色差信號。由于Y、R－Y、B－Y都是由三基色信號通過線性矩陣電路轉(zhuǎn)化而來的，如圖1-22所示，因此它們具有相同的頻譜結(jié)構(gòu)和頻帶寬度(各為6MHz)。圖1-22亮度信號和色差信號矩陣電路1.6.7大面積著色原理

在兼容制彩色電視中所傳送的三個(gè)信號由于有相同的頻帶寬度，三個(gè)信號一共要用18MHz寬的頻帶，因此必須設(shè)法將信號的頻帶加以壓縮。由于人眼對彩色圖像細(xì)節(jié)的分辨能力低于對亮度信號細(xì)節(jié)的分辨能力，因此彩色圖像的細(xì)節(jié)部分可以用亮度信號來代替，而將色度信號中代表細(xì)節(jié)部分的信號去掉，達(dá)到壓縮色差信號頻帶的目的。在圖像信號中，高頻成分是圖像的細(xì)節(jié)，低、中頻信號是圖像的輪廓，通過大面積著色原理可以將色度信號中的高頻部分去掉，保留亮度信號的細(xì)節(jié)部分，即用亮度信號中的高頻分量代替色度信號中的高頻分量，這就是所謂的高頻混合原理。

我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：亮度信號的帶寬為0～6MHz；色度信號的帶寬為0～1.3MHz。因此，重現(xiàn)彩色的三個(gè)基色信號為 R=(R－Y)0～1.3+Y0～6=R0～1.3+Y1.3～6

G=(G－Y)0～1.3+Y0～6=G0～1.3+Y1.3～6

B=(B－Y)0～1.3+Y0～6=B0～1.3+Y1.3～6

由此可見，三個(gè)基色信號在0～1.3MHz的帶寬內(nèi)含有彩色成分，在1.3～6MHz的帶寬內(nèi)只有亮度信號成分。1.6.8頻譜交錯(cuò)原理

從圖像信號的頻譜結(jié)構(gòu)可以知道，Y信號的能量不是連續(xù)的，而是一些離散的線簇。Y信號的能量主要集中在低頻端，高頻端的能量較小。Y信號以行頻及其諧波為主譜線，在主譜線兩側(cè)的譜線是以幀頻為間距的，距主譜線越遠(yuǎn)能量越小，且成束分布，因此可以將色度信號按一定的方式插入亮度信號中一起傳送，這樣就可以同時(shí)傳送Y信號和兩個(gè)色差信號了。具體方法是：由于亮度信號的低頻端譜線幅度大，為了減小亮度信號對色差信號的干擾，通常將兩個(gè)色差信號調(diào)制到一個(gè)頻率較高的副載波fsc上，然后再插入Y信號的高端中，這就是頻譜交錯(cuò)原理。

由于色差信號有與亮度信號相同的頻譜結(jié)構(gòu)，壓縮后占據(jù)較窄的帶寬，對副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅形成色度信號后發(fā)生了頻譜遷移，各譜線群出現(xiàn)在fsc±nfH處，因此只要選用副載波頻率為半行頻的奇數(shù)倍，即fsc=(n－1/2)fH，就能將色度信號正好插在亮度信號頻譜的空隙內(nèi)，俗稱半行頻間置，如圖1-23所示。圖1-23頻譜交錯(cuò)原理1.6.9平衡調(diào)幅

所謂平衡調(diào)幅，就是抑制載波的調(diào)幅，它具有如下特點(diǎn)：

(1)平衡調(diào)幅波的幅值正比于調(diào)制信號振幅的絕對值。

(2)當(dāng)調(diào)制信號為正半周時(shí)，平衡調(diào)幅波與載波同相；當(dāng)調(diào)制信號為負(fù)半周時(shí)，平衡調(diào)幅波與載波反相。

(3)當(dāng)調(diào)制信號改變極性時(shí)，平衡調(diào)幅波隨之反相180°。

(4)載波信號的正峰點(diǎn)所對應(yīng)的平衡調(diào)幅波的包絡(luò)線波形與調(diào)制信號一致，因此只要在原載波的正峰點(diǎn)對平衡調(diào)幅波進(jìn)行采樣，就能得到原調(diào)制信號，故在接收端必須設(shè)置正確的副載波，在減小色度信號對亮度信號干擾的同時(shí)，也減小了發(fā)射功率，如圖1-24所示。圖1-24平衡調(diào)幅原理所謂正交平衡調(diào)幅，是用兩個(gè)頻率相同但相位相差90°的副載波分別傳送兩個(gè)色差信號R－Y(V信號)、B－Y(U信號)，也即將B－Y色差信號調(diào)制在相位為sinωsct的副載波上，得到(B－Y)sinωsct信號，用Usinωsct表示；將R－Y色差信號調(diào)制在相位為sin(ωsct+90°)=cosωsct的副載波上，得到(R－Y)cosωsct信號，用Vcosωsct表示。這樣就可得到兩個(gè)相位相差90°的平衡調(diào)幅信號，如圖1-25(a)所示。圖1-25正交平衡調(diào)幅原理1.6.10色度信號和標(biāo)準(zhǔn)彩條信號

色度信號就是兩個(gè)色差信號進(jìn)行正交平衡調(diào)幅處理后相加的信號，用F表示，是代表圖像彩色信息的信號：其矢量圖如圖1-25(b)所示。從圖中可以看出：

(1)色度信號的振幅和相位之中包含了彩色圖像的全部色度信息，振幅取決于色差信號的幅值，反映了彩色圖像的飽和度。

(2)相角φ由色差信號幅值的比值大小決定，反映了彩色圖像的色調(diào)。標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行測試與調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)彩條信號由三個(gè)基色、三個(gè)補(bǔ)色以及黑、白共八種顏色的等寬豎條組成，自左至右按亮度的高低排列依次為：白、黃、青、綠、紫、紅、藍(lán)、黑。標(biāo)準(zhǔn)彩條信號常用四個(gè)數(shù)字來標(biāo)志，對應(yīng)為a-b-c-d或a/b/c/d，其中a為白條電平，b為黑條電平，c為基色條高電平值，d為基色條低電平值，如100%飽和度、100%幅度的彩條信號記作100-0-100-0或100/0/100/0，如圖1-26(a)所示。由于標(biāo)準(zhǔn)彩條信號的電平范圍大大超過了黑白全電視信號所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電平范圍(143IRE)，且由實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)彩條信號的最高電平和最低電平分別不超出白電平的33%和不低于黑電平的-33%時(shí)，圖像質(zhì)量基本不受影響，因此必須將兩個(gè)色差信號進(jìn)行壓縮。

壓縮后的R－Y信號用V表示為

V=0.877(R－Y)

壓縮后的B－Y信號用U表示為

U=0.493(B－Y)用U、V信號調(diào)制副載波的色度信號為按照上面的壓縮系數(shù)對100%飽和度、100%幅度的彩條信號重新進(jìn)行計(jì)算，可以得到表1-1所列數(shù)據(jù)，可以畫出壓縮后的標(biāo)準(zhǔn)彩條信號波形和彩色全電視信號波形，如圖1-26(b)所示。由此可見，彩色全電視信號是由色度信號(F)、亮度信號(Y)、復(fù)合同步信號(B)、復(fù)合消隱信號(S)等組成的，簡稱FYBS。表1-1壓縮后的標(biāo)準(zhǔn)彩條信號參數(shù)圖1-26標(biāo)準(zhǔn)彩條信號波形(a)壓縮前；(b)壓縮后

1.7電視信號的調(diào)制

圖像信號和伴音信號頻率比較低，不能直接向遠(yuǎn)處傳送，必須將它們分別調(diào)制在頻率較高的載頻上，然后通過天線發(fā)射出去。圖像信號采用調(diào)幅方式，伴音信號采用調(diào)頻方式，調(diào)制后的圖像信號和伴音信號統(tǒng)稱為射頻電視信號。

1.7.1負(fù)極性調(diào)制

用負(fù)極性的圖像信號對載頻進(jìn)行調(diào)制，稱為負(fù)極性調(diào)制；用正極性的圖像信號對載頻進(jìn)行調(diào)制，稱為正極性調(diào)制，如圖1-27所示。圖1-27電視信號的調(diào)制極性(a)負(fù)極性調(diào)幅信號；(b)正極性調(diào)幅信號我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圖像信號采用負(fù)極性調(diào)幅，因?yàn)樨?fù)極性調(diào)幅具有下列特點(diǎn)：

(1)節(jié)省發(fā)射功率。一般圖像中亮的部分比暗的部分面積大，負(fù)極性調(diào)幅波的平均電平比正極性調(diào)幅波的平均電平低，因此負(fù)極性調(diào)制的平均功率比正極性調(diào)制小。

(2)抗干擾能力強(qiáng)。干擾信號通常是以脈沖形式疊加在調(diào)幅信號上的，它使得調(diào)幅波包絡(luò)電平增高，負(fù)極性調(diào)制時(shí)干擾信號解調(diào)后在屏幕上顯示為黑點(diǎn)，不易被察覺。

(3)便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制。負(fù)極性調(diào)幅波的同步頂電平就是峰值電平，便于用作基準(zhǔn)電平進(jìn)行信號的自動(dòng)增益控制。1.7.2殘留邊帶制調(diào)幅

由于圖像信號調(diào)幅后，載波兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)內(nèi)容完全一致的上、下兩個(gè)邊帶，視頻信號的帶寬達(dá)12MHz，使得有限信道內(nèi)容納的節(jié)目數(shù)減少。為了節(jié)約頻帶，實(shí)際應(yīng)用中采用了殘留邊帶的方式。為了提高信噪比，上邊帶全部發(fā)送，同時(shí)考慮到低頻信號不易分離，下邊帶殘留了0～0.75MHz的低頻成分，即對0～0.75MHz的圖像信號采用雙邊帶發(fā)送，0.75～6MHz的圖像信號采用單邊帶發(fā)送，于是信號的總帶寬為7.25MHz，如圖1-28所示。圖1-28殘留邊帶制調(diào)幅方式采用殘留邊帶制調(diào)幅方式會(huì)產(chǎn)生相頻失真，主要表現(xiàn)為波形失真，導(dǎo)致重現(xiàn)圖像亮暗不準(zhǔn)確，特別在明暗邊緣處表現(xiàn)得更明顯。引起相頻失真的主要電路是發(fā)射用的殘留邊帶濾波器和已調(diào)信號的雙工器以及接收機(jī)的中頻放大電路。采取的措施是在發(fā)送端設(shè)置群延時(shí)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，在接收端采用群延時(shí)特性良好的聲表面波濾波器。1.7.3伴音信號的調(diào)制

由于伴音采用調(diào)頻方式后可以用限幅去掉疊加在調(diào)制信號上的干擾，以獲得較高的音質(zhì)，同時(shí)還可以減小伴音對圖像的干擾，因此電視伴音采用調(diào)頻制。

當(dāng)伴音信號頻率大于15kHz時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)刺耳的尖叫聲，因此伴音信號的帶寬取15kHz。伴音調(diào)頻信號的頻帶寬度BWFM可用下式近似計(jì)算：

BWFM=2(Δfmax+Fmax)式中，Δfmax為最大頻偏，F(xiàn)max為伴音信號最高頻率。我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Δfmax=50kHz，F(xiàn)max=15kHz，BWFM=130kHz，伴音載頻比圖像載頻高6.5MHz，伴音信號的頻帶帶寬為250kHz，每個(gè)電視頻道的帶寬為8MHz。

為了提高抗干擾能力和信噪比，減少圖像和伴音之間的互相串?dāng)_，滿足遠(yuǎn)距離傳送的要求，伴音信號采用了預(yù)加重調(diào)頻方式，故在接收端必須采取相應(yīng)的去加重措施，才能逼真還原音頻信號。 1.8電視頻道和電視制式

1.8.1電視頻道

電視信號一般采用甚高頻(VHF，米波段)和特高頻(UHF，分米波段)頻段傳送。其中，VHF頻段的頻率范圍為30～300MHz，使用范圍為47～230MHz，包括L(Ⅰ)頻段(1～5頻道)、H(Ⅲ)頻段(6～12頻道)，Ⅱ頻段的92～167MHz范圍以及230～470MHz范圍為調(diào)頻廣播和電視增補(bǔ)頻道；UHF頻段的頻率范圍為300～3000MHz，使用范圍為470～958MHz，包括13～68頻道，如表1-2所示。從上表可以看出：在DS5頻道和DS6頻道之間、DS12頻道和DS13頻道之間以及DS24頻道與DS25頻道之間存在很大的頻帶空隙。只要保證每個(gè)頻道的頻帶寬度為8MHz，這些空隙可以作為電視系統(tǒng)的增補(bǔ)頻道Z1～Z37，如表1-3所示。表1-3電視增補(bǔ)頻道劃分表1.8.2電視制式

電視制式是對掃描行數(shù)、視頻帶寬、射頻帶寬、調(diào)制極性、伴音載頻與圖像載頻差以及伴音調(diào)制方式等一系列參數(shù)的統(tǒng)稱。表1-4所示是目前國際上應(yīng)用的幾種電視制式，具有兼容特性的實(shí)用彩色電視制式有NTSC制、PAL制和SECAM制三種。它們的主要區(qū)別在于兩個(gè)色差信號對副載波頻率的調(diào)制和處理方式不同，副載波頻率不同，便有了不同的彩色電視制式。表1-5所示為三種彩色電視制式標(biāo)準(zhǔn)的性能和主要參數(shù)。表1-4部分電視制式的主要參數(shù)表1-5三種彩色電視制式標(biāo)準(zhǔn)的性能和主要參數(shù)

1.?NTSC制

NTSC制是一種較早的兼容性彩色電視制式，根據(jù)處理色差信號的特點(diǎn)，它又被稱為正交平衡調(diào)幅制。下面對這種制式的情況和一些主要特性作以說明。

(1)兩個(gè)色差信號Q、I采用正交平衡調(diào)幅方式調(diào)制副載波。Q、I信號與U、V信號的區(qū)別是將已調(diào)信號的正交軸旋轉(zhuǎn)了33°。Q信號的頻帶壓縮到0.5MHz，以雙邊帶傳送；I信號的頻帶壓縮到1.5MHz，以殘留邊帶傳送，下邊帶為1.5MHz，上邊帶為0.5MHz，如圖1-29所示。圖1-29Q、I信號與U、V信號的關(guān)系

(2)為了減小亮度信號與色度信號之間的串?dāng)_，副載波采用半行頻間置，以實(shí)現(xiàn)亮度信號和色度信號的頻譜交錯(cuò)。這種行間置最大，有利于亮度和色度信號的分離，且亮度串色的影響較小。同時(shí)可以利用人眼的視覺特性抵消副載波的亮、暗光點(diǎn)干擾。由于副載波的正半周在屏幕上顯示較亮的光點(diǎn)，在負(fù)半周則顯示較暗的光點(diǎn)，因此在行掃描過程中，亮點(diǎn)與暗點(diǎn)交替出現(xiàn)，結(jié)果相鄰兩幀的亮、暗點(diǎn)相互抵消，如圖1-30所示。圖1-30副載波產(chǎn)生的相鄰兩幀的亮、暗光點(diǎn)

(3)色同步信號為10±1個(gè)周期的一小串副載波群，設(shè)在每行消隱信號的后肩，幅度為0.3V，寬度為2.25μs，其相位與色度信號的藍(lán)色差分量相差180°，其主要功能是為接收機(jī)中的副載波恢復(fù)電路提供頻率和相位的基準(zhǔn)。在場消隱期間，不傳送色同步信號，如圖1-31所示。圖1-31NTSC制式色同步信號

(4)由于這種制式中每一行都是用同樣的方式傳送色度信號的(另外兩種制式不是這樣)，所以不存在對圖像質(zhì)量有不良影響的行順序效應(yīng)，彩色還原效果很好。

(5)這種制式具有對相位失真比較敏感的缺點(diǎn)，容易產(chǎn)生色調(diào)失真，導(dǎo)致色調(diào)畸變。一般相位失真超過±5°，人眼就會(huì)覺察出色調(diào)的失真。

(6)圖l-32所示是NTSC制式編碼器的方框圖。圖l-32NTSC制的編碼方框圖

NTSC制編碼器的工作原理是：編碼器中矩陣電路將信號R、G、B進(jìn)行線性組合，直接形成Y、I和Q信號。由于Y、I、Q三個(gè)通道的帶寬不同，延遲的時(shí)間也就不同。為了最后合成彩色全電視信號時(shí)，三者在時(shí)間上達(dá)到一致，因此在Y和I通道中要接入不同的延遲線。副載波形成電路分別送出33°、123°和180°相位的三個(gè)副載波，供Q平衡調(diào)幅、I平衡調(diào)幅和色同步平衡調(diào)幅使用。前兩個(gè)平衡調(diào)幅器的輸出相加得到色度信號F，第三個(gè)平衡調(diào)幅器得到色同步信號B。最后再將Y、F、B以及復(fù)合同步信號S脈沖混合，形成彩色全電視信號FYBS。

2.?PAL制

PAL制即逐行倒相正交平衡制，是在NTSC制基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的，目的就是為了克服NTSC制的相位敏感性，因此許多方面與NTSC制是相同的，只是在對兩個(gè)色差信號的傳送方式上作了一些改動(dòng)。

1)逐行倒相

在NTSC制中，兩個(gè)色差信號對副載波采用了正交平衡調(diào)幅，在PAL制中改為采用逐行倒相正交平衡制，也就是在NTSC制正交平衡調(diào)幅的基礎(chǔ)上，對已調(diào)紅色差信號(V)再進(jìn)行逐行倒相處理，如圖1-33所示。圖1-33逐行倒相副載波矢量圖逐行倒相的含義是：在每行中對已調(diào)藍(lán)色差信號Usinωsct保持不變，而對已調(diào)紅色差信號Vcosωsct的副載波逐行倒相，即一行為+Vcosωsct，下一行為-Vcosωsct，再下一行又為+Vcosωsct，這樣逐行循環(huán)下去。

經(jīng)過逐行倒相處理后的色度信號可以用下式表示：

F=Usinωsct±Vcosωsct具體各行情況如下：

n行——F=Usinωsct+Vcosωsct

n+1行——F=Usinωsct-Vcosωsct

n+2行——F=Usinωsct+Vcosωsct

……

如此交替變化，于是V不倒相行稱為NTSC行，V倒相行稱為PAL行，PAL行與NTSC行互為鏡像。

2)消除色調(diào)畸變原理

如圖1-34所示，F(xiàn)n為NTSC行，F(xiàn)n+1行為PAL行，可以看出它們是互為鏡像的。在PAL制中，將PAL行色度信號倒相后，為了還原彩色的本來色調(diào)，要在接收機(jī)端的解碼電路中重新將PAL行色度信號倒過來再與n行的色度信號相加，即

F=Fn+Fn+1

假設(shè)由于傳輸通道中存在微分相位失真，造成了色度信號逆時(shí)針方向偏移了Δφ，原Fn移到了位置，原Fn+1也同樣逆時(shí)針方向偏移Δφ，移到了Fn+1處。無相位失真時(shí)F=Fn+Fn+1。當(dāng)發(fā)生相位失真后，PAL行的Fn+1經(jīng)倒相后到了第一象限，與存在等量相位失真的NTSC行Fn色度信號相加后，其色度信號相位與原不失真色度信號F是同相位的，只是色度信號的幅度比不失真的小了些。但由于色度信號的幅度僅表達(dá)了彩色圖像的色飽和度，而人眼對色飽和度的分辨力較差，因此不容易發(fā)現(xiàn)這一失真。由此可知，PAL制通過將色度信號的相位失真轉(zhuǎn)移到色度信號的幅度失真上，再利用人眼對色飽和度分辨能力比較差的特性，達(dá)到抑制NTSC制中存在的色度畸變(相位失真)目的。因色度信號的相位表達(dá)了彩色圖像的色調(diào)，所以PAL制可以抑制色調(diào)畸變。圖1-34消除色調(diào)畸變原理圖

3)頻譜和副載波

PAL制與NTSC制在頻譜和副載波頻率的選擇方面存在不同之處。NTSC制中，色度信號和亮度信號之間采用半行頻間置，而PAL制中則采用1/4行頻間置。這是因?yàn)镻AL制中V信號副載波采用了逐行倒相，若仍然采用半行頻間置就會(huì)使Y信號和V信號頻譜正好相同，造成兩個(gè)信號之間的相互干擾，因此要采用1/4行頻間置。在采用了1/4行頻間置后，U、V信號都與Y信號頻譜錯(cuò)開了，U信號與V信號之間相錯(cuò)1/2行頻。為了克服副載波對亮度信號干擾所產(chǎn)生的“爬行”現(xiàn)象，可將副載波頻率附加25Hz。PAL制副載波頻率比NTSC制高2931.25Hz，為4.4361875MHz，一般PAL制取4.43MHz，NTSC制取3.58MHz。

4)色同步信號

PAL制中的色同步信號有兩個(gè)功能(比NTSC制要多一個(gè)功能)：一是為接收機(jī)中的副載波振蕩器提供頻率和相位的基準(zhǔn)，這一點(diǎn)與NTSC制相同；二是為接收端解碼時(shí)能夠正確識別PAL行提供的識別信息。

為了使色同步信號實(shí)現(xiàn)上述功能，要求在U信號中所加的色同步信號相位為180°，在V信號中所加的色同步信號相位為±90°，即NTSC?行為+90°，PAL行為－90°，如圖1-35所示。當(dāng)兩個(gè)同步信號矢量相加后，在NTSC行時(shí)色同步信號相位為+V(+90°)與－U(180°)，矢量相加后為+135°，在PAL行時(shí)的色同步信號相位為－V(－90°)與+U(+180°)，矢量相加后為+225°，即為－135°。圖1-35PAL制色同步信號的產(chǎn)生和矢量圖為了識別NTSC行和PAL行，在傳送NTSC行時(shí)色同步信號的相位為+135°，在傳送PAL行時(shí)色同步信號的相位為-135°，利用該相位特點(diǎn)在接收端可以識別出是NTSC行還是PAL行。

5)?PAL制彩色全電視信號的形成

PAL制彩色全電視信號的編碼形成過程如圖1-36所示。圖1-36PAL制彩色全電視信號的編碼形成過程

(1)?U、V色差信號的產(chǎn)生：編碼矩陣電路將彩色攝像系統(tǒng)送來的三基色信號UR、UG、UB轉(zhuǎn)換為一個(gè)亮度信號UY和兩個(gè)色差信號UR－Y、UB－Y；兩個(gè)色差信號經(jīng)低通濾波器處理后頻帶壓縮為0～1.3MHz，再經(jīng)幅度壓縮后得到幅度壓縮的色差信號。

(2)色度與色同步信號：色差信號U與－K脈沖相加后加至U平衡調(diào)幅器，再與sinωsct進(jìn)行平衡調(diào)幅，得到色度信號U分量FU=Usinωsct和色同步信號U分量Fbu=(－B'/2)sinωsct；色差信號V與+K脈沖相加后加至V平衡調(diào)幅器，再與±cosωsct進(jìn)行平衡調(diào)幅，得到色度信號V分量FV=±Vcosωsct和色同步信號V分量Fbv=±(B'/2)cosωsct。在相加器中，F(xiàn)U與FV相加形成色度信號F=Usinωsct±Vcosωsct；Fbu與Fbv相加后形成色同步信號Fb=(B/2)sin(ωsct±135°)。PAL開關(guān)在半行頻方波的控制下輸出±cosωsct的副載波，送到V同步檢波器。

(3)亮度信號處理：亮度通道的帶寬為6MHz，色度通道的帶寬為1.3MHz，由于通道延遲時(shí)間與帶寬成反比，亮度信號延遲小于色差信號延遲，色度信號落后于亮度信號

0.6μs，造成彩色鑲邊，因此必須對亮度信號和復(fù)合同步、消隱信號進(jìn)行0.6μs的延時(shí)，以保證上述所有信號能同時(shí)加到信號混合電路，從而形成彩色全電視信號FYBS。

3.?SECAM制

SECAM制是法文彩色順序傳送和存儲(chǔ)的縮寫，又稱為行輪換調(diào)頻制。行輪換是指逐行傳送色度信號的一個(gè)分量；調(diào)頻制是指色差信號采用調(diào)頻方式傳送。下面只介紹這種制式的一些主要特性：

(1)