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1、彩电视原理东南大学信息科学与工程学院第三章 彩电视制式彩制式：指对彩电视信号加工处理和传输的特定方式. 为了把三基电信号由发送端传送到接收端，最简单的办法 是用三个通道(有线或无线)分别把三种基电信号传送 到接收端，在接收端再分别用R、G、B三个电信号去控制 红、绿、蓝三个电子束，从而在彩荧光屏上得到重现 的彩像。然而，这种传输方式不仅会占用较大的带 宽，也无法实现与黑白电视的“兼容”，因而没有采用 。实用中的广播电视都采用黑白与彩电视可以相互“ 兼容”的。目前，有三种兼容制彩电视制式：NTSC制 、PAL制和SECAM制。3.1兼容制彩电视原理彩电视是在黑白电视的基础上发展起来的。 在彩电视
2、的发展过程中，必然会在相当长的一 段时间内，黑白电视与彩电视同时并存的情况 ，所以提出彩电视与黑白电视的“兼容”问题。所谓的兼容，就是黑白电视机可以收看到彩 电视系统所发射彩电视信号（当然，所看到 像仍然是黑白像。）；彩电视机可以收看到 黑白电视系统所发射黑白电视信号（当然，所看 到像也是黑白像。）。3.1.1兼容制的必备条件及度信号编码传输(1) 所传送的彩电视信号中应有亮度信号和 度信号两部分。亮度信号与黑白电视像信 号一样，能使黑白电视机显示出黑白画面； 度信号包含了彩像的调与饱和度等信息 ，被彩电视机接收后，与亮度信号一起经过 处理后显示出彩画面。(2) 彩电视信号通道的频率特性应与黑
3、 白电视通道频率特性基本一致。应该有相同的 频带宽度、像载频和伴音载频。像和伴音 的调制方式应黑白电视系统相同等。(3) 彩电视与黑白电视应有相同的扫描 方式及扫描频率，相同的辅助信号及参数。.黑白电视信号特点像的摄取与重现是根据光 和电的转换而实现。根据传输像信号的电平与 反映的亮度关系分正极性视 频信号和负极性视频信号像信号越亮,信号 电平越低,称负极性视频信 号.反之,像信号越亮,信 号电平越高称正极性视频信 号.黑白像信号的频谱当电视像为静态像，并 且像内容在垂直方向上没 有变化时，电视信号的频谱 为以行频为间隔的离散的线 状频谱，各谱线间有着较大 空隙电视信号用复数形式的傅立 叶级数
4、可表示：在水平和垂直方向有亮度变化的静止像电视信号频谱将包含以行频为间隔的频谱线（主谱 线）和分布于它们两侧的以场频为间隔的频谱线 （副谱线）电视信号用复数形式的傅立叶级数可表示：当电视信号为动态像，且像内容 在水平和垂直方向上都有变化，电视 信号频谱将成为连续谱，能量主要分 布在以行频及其个次谐波频率为中心 的较窄的范围内1.以行频及其谐波为中心的一束束离散型谱线组成. 2.行频谐波次数增加,主谱线幅度逐步减少. 3.黑白电视信号频谱在半行频奇数倍处有较大的空隙黑白电视信号频谱特点:.电视像信号的频带宽带max=5.6MHZ.彩视频信号 为实现兼容，选择一个亮度信号和两个差信号作为传送彩电视
5、的三 个基本参量信号:Y 、R-Y 和 B-Y 差信号：基信号（R、G、B）和亮度信号(Y)的差 亮度信号与差信号的关系Y =0.30R + 0.59G + 0.11B差信号： R-Y =R -（0.30R + 0.59G + 0.11B）=0.70R - 0.59G - 0.11BG-Y=G -（0.30R + 0.59G + 0.11B）= - 0.30R + 0.41G - 0.11BB-Y=B -（0.30R + 0.59G + 0.11B）= - 0.30R - 0.59G + 0.89B1兼容效果好 黑白电视机只接收彩电视台中的Y信号，其效果与收看黑 白电视台一样，不受差信号的干扰
6、，能正常重现原像的 亮度，所以，其兼容效果好。 2. 传送彩像时，能减弱度信号对亮度信号的干扰。因为差信号相对较小，则干扰弱。 3。便于恢复三基传送差信号的优点标准彩条信号标准彩条信号是一种测试信号， 常用于对彩电视系 统的传输特性进行测试和调整标准彩条信号中的像信号是用 电的方法形成产生 （不是通过摄像机拍摄获得的） 标准彩条信号的像内容是八 条等宽的彩竖条，自 左至右依次为白、黄、青、绿、品 、红、蓝、黑彩条信号的形成兼容的必备条件(1) 所传送的彩电视信号中应有亮度信号和度信 号两部分。(2) 彩电视信号通道的频率特性应与黑白电视通道 频率特性基本一致。应该有相同的频带宽度、像 载频和伴
7、音载频。像和伴音的调制方式应黑白电 视系统相同. (3) 彩电视与黑白电视应有相同的扫描方式及扫描 频率，相同的辅助信号及参数。彩视频信号的编码和解码转输+R G BR-YB-YY正交平 衡调制全电视信号度信号的频带压缩当重现彩像时，对面积较大的各种颜较为敏感， 而对彩的细节部分辨识能力较差。 因此，彩像的细节部分在一定距离上观看，所表现为亮 度上的差别，而无颜的差别。 那么在传送彩像时，只有大面积部分需要在传送其亮度 信息的同时还必须传送其度信息。而彩的细节部分， 则可以用亮度信息来取代例如红： 3.1.2度信号频带压缩和频谱交错原理频谱交错原理若把度信号直接与亮度信号混 合，由于亮度信号和
8、度信号在 时域和频域均有重叠，会出现严 重的相互干扰。亮度信号的频谱 具有间隙很大梳齿状特征，因而 只要设法将度信号插到亮度信 号频谱的空隙中，实现“频谱交 错”，这样即可使度信号不占 有额外的频带，又可避免亮度、 度信号间的干扰，使彩电视 信号仍然6MHz的频带范围，从 而满足与黑白电视的兼容条件。将度信号的频谱移动半行频（fH/2）的奇数 倍，使度信号的频谱与亮度信号的频谱错开 （为了与黑白电视兼容，不能移动亮度信号的 频谱）。实现的办法是，选择一个合适的载频 fSC （度副载波） ，将度信号调制在这个 副载波上，即可将度信号的频谱搬移到合适 位置上。3.2 NTSC制彩电视3.2.1平衡
9、调幅平衡调幅就是抑制载波的调幅，简称抑载调幅 。调制信号为 载波信号为 则调幅后形成的一般调幅波为： 平衡调幅的过程就是将调制信号与被调制信号相 乘频谱与波形的区别(1) 平衡调幅波的幅度与调 制信号幅度的绝对值成正比 。当调制信号的绝对值最大 ，平衡调幅波幅度最大；当 调制信号等于零时，平衡调 幅波幅度也为零。 (2) 调制信号为正值时，平衡 调幅波与载波同相；调制信 号电压为负值时，平衡调幅 被与载波反相。当调制信号 电平过零而改变其电压极性 时，平衡调幅波相位随之变 化180。3.2.2 正交平衡调幅将两个调制信号分别对频 率相等、相位相差90的两 个正交载波进行平衡调幅 ，然后再将这两
10、个调幅信 号进行矢量相加（频带宽 度没有增加），这一调制 方式称正交平衡调幅。3.2.3 度信号幅度压缩系数和矢量传送黄时:传送青时:解得则3.2.4 NTSC制同步信号在同步解调过成中，需要一个 与发送端同频、同相的副载波 。因此需要在发送端发送彩 全电视信号的同时发出一个能 反映发送端副载波频率与相位 信息的信号，即同步信号。b=0.2153.2.5彩副载波频率的选择原则:1. 为使亮度和度信号的频谱间距最大，有利于频 谱交错，副载频采用半行频偏置，即2. 为了减轻副载波对亮度的干扰，应尽量使副载频 选在视频信号的高端。副载频越高，其干扰亮度的光 点越细，愈不易被人眼察觉 3. fsc+1
11、.3MHz不超过6MHz.亮度度1.51.54.433.2.6 I Q信号在平衡调制之前，对被压缩的差信号U、V进行一定的变换 ，即产生I、Q信号。 I信号带宽为：-1.50.5MHz； Q信号带宽为：-0.50.5MHz。 I、Q信号与U、V信号之间的关系为：每帧525行； 像信号带宽为4.2MHz ； fsc=3.579MHz。fsc=3.579MHz3.2.7 NTSC制编码和解码3.2.8 NTSC制的主要特点性能1 NTSC制采用1/2行间置，使亮度信号与 度信号频谱以最大距离错开。2 信号组成方式简单。3 . 不足之处在于存在相位敏感性。3.3 PAL制彩电视PAL制是在对度信号采
12、用正交平衡调幅的基础上，将其中一 个度分量(FV分量) 进行逐行倒相，在发端周期性地(半行频) 改变FV分量的相序，在收端采用平均措施，以减轻传输相位 误差带来的影响。 第n行度： 第n+1行度：PAL度信号的数学表达式为：3.3.2 相位失真的补偿原理3.3.3 PAL制同步信号PAL制彩电视机在解调度信号时，需要对 PAL行送-cossct副载波，而对NTSC行送cossct 副载波。因此需要一个识别PAL行与NTSC行的 识别信息。这个识别信息是寄存在每一行的同 步信号相位中，即表现为相邻两行同步信号的 相位不同。3.3.5 PAL 制彩副波频率行频与副载频之间关系副载频与整数行频有1/
13、4fH的频差，称之为为1/4 行间置。对于PAL制来说，fH=15625Hz，fv=50Hz ，带宽为6MHz，根据fsc尽量高的原则，取n=284， 所以fsc为： fsc=(284-1/4)*15625+25Hz=4.43361875MHz 式中25Hz是为使度信号与亮度信号副谱线之间的 间距增大，减少亮干扰。3.3.6 PAL 制编码PAL制的主要性能特点1 克服NTSC制相位敏感的缺点；容限:4002 PAL制采用1/4间置，实现了亮度与度信 号的频谱交错；3 梳状滤波器在分离度信号的同时，使亮 度串的幅度也下降了3dB；4 由于采用1/4间置，在实现亮分离技术上 较NTSC难；5 存在行顺序效应。3.4 SECAM制SECAM制的主要特点1 两个度信号采用顺序传 送方式；2差信号采用调频fscR=282fH=4.406MHZfscB=272fH=4.250MHZn-1nn+1n+2 YYYY B-Y R-Y B-Y R-Y
