第3章电视原理与接收技术PPT讲稿.ppt

第3章电视原理与接收技术第1页，共77页，编辑于2022年，星期一内容提要内容提要 本本章章介介绍绍彩彩色色电电视视信信号号的的传传输输，主主要要内内容容包包括括彩彩色色电电视视信信号号的的兼兼容容问问题题、NTSCNTSC制制、PALPAL制和制和SECAMSECAM制三种模拟彩色电视制式。制三种模拟彩色电视制式。跳至目录跳至目录 第2页，共77页，编辑于2022年，星期一知识要点 黑白、彩色电视互相兼容，必须满足的基本黑白、彩色电视互相兼容，必须满足的基本要求；要求；色信号的选取色信号的选取 频带压缩和频谱交错频带压缩和频谱交错 NTSCNTSC制的正交平衡调幅、色度信号幅度压制的正交平衡调幅、色度信号幅度压缩、副载波的半行频间置、色同步信号、缩、副载波的半行频间置、色同步信号、I I、Q Q信号；信号；PALPAL制的逐行倒相、相位失真的互补、副载波制的逐行倒相、相位失真的互补、副载波频率的选择、色同步信号编码器和解码器；频率的选择、色同步信号编码器和解码器；SECAMSECAM制的顺序传送与存储复用调频。制的顺序传送与存储复用调频。第3页，共77页，编辑于2022年，星期一教学建议 要求了解黑白、彩色电视互相兼容，必须满足的基本要求了解黑白、彩色电视互相兼容，必须满足的基本要求。要求。了解色信号的选取，熟悉频带压缩和频谱交错。了解色信号的选取，熟悉频带压缩和频谱交错。熟悉熟悉NTSCNTSC制的正交平衡调幅、色度信号幅度压缩。了制的正交平衡调幅、色度信号幅度压缩。了解解NTSCNTSC制的副载波的半行频间置、色同步信号、制的副载波的半行频间置、色同步信号、I I、Q Q信号。信号。掌握掌握PALPAL制的逐行倒相、相位失真的互补。制的逐行倒相、相位失真的互补。掌握掌握PALPAL制的副载波频率、色同步信号，这部分是本章难制的副载波频率、色同步信号，这部分是本章难点。点。了解了解PALPAL制的编码器，掌握制的编码器，掌握PALPAL制的解码器，掌握解码器的制的解码器，掌握解码器的五步信号处理。五步信号处理。建议学时数为建议学时数为5 5学时学时第4页，共77页，编辑于2022年，星期一3.1 3.1 彩色电视信号的兼容问题彩色电视信号的兼容问题3.2 NTSC3.2 NTSC制制3.3 PAL3.3 PAL制制3.4 SECAM3.4 SECAM制制第5页，共77页，编辑于2022年，星期一 3.1 3.1 彩色电视信号的兼容问题彩色电视信号的兼容问题 彩色电视是在黑白电视的基础上发展起来的，彩色彩色电视是在黑白电视的基础上发展起来的，彩色电视出现以前黑白电视已经相当普及，当时家家户户都用电视出现以前黑白电视已经相当普及，当时家家户户都用黑白电视机收看电视节目，黑白电视机收看电视节目，50年后的今天，仍有不少的黑年后的今天，仍有不少的黑白电视机还在使用。为了普及电视广播、减少国家和千千白电视机还在使用。为了普及电视广播、减少国家和千千万万电视用户不必要的损失，彩色电视应该与黑白电视兼万万电视用户不必要的损失，彩色电视应该与黑白电视兼容。所谓兼容，就是黑白电视接收机能接收彩色电视信号，容。所谓兼容，就是黑白电视接收机能接收彩色电视信号，较好地重现黑白图像；彩色电视接收机也能接收黑白电视较好地重现黑白图像；彩色电视接收机也能接收黑白电视信号，较好地重现黑白图像。信号，较好地重现黑白图像。第6页，共77页，编辑于2022年，星期一 要做到黑白、彩色电视互相兼容，必须满足下列基本的要做到黑白、彩色电视互相兼容，必须满足下列基本的要求：要求：1.在彩色电视的图像信号中，要有代表图像亮度的亮度在彩色电视的图像信号中，要有代表图像亮度的亮度信号和代表图像色彩的色度信号。信号和代表图像色彩的色度信号。黑白电视机接收彩色节目时，只要将亮度信号取出，黑白电视机接收彩色节目时，只要将亮度信号取出，就可显示出黑白图像。彩色电视接收机应具有亮度通道和就可显示出黑白图像。彩色电视接收机应具有亮度通道和色度通道，当接收彩色节目时，亮度通道和色度通道都工色度通道，当接收彩色节目时，亮度通道和色度通道都工作，重现彩色图像；当接收黑白节目时，色度通道自动关作，重现彩色图像；当接收黑白节目时，色度通道自动关闭，亮度通道相当于黑白电视机，可显示出黑白图像。这闭，亮度通道相当于黑白电视机，可显示出黑白图像。这样就做到了兼容。样就做到了兼容。2.彩色电视只能占有和黑白电视相同的视频带宽和彩色电视只能占有和黑白电视相同的视频带宽和射频带宽。射频带宽。这要求彩色电视将色度信号安插到这要求彩色电视将色度信号安插到6MHz的视频带宽的视频带宽中去，要采用频带压缩、频谱交错等方法来实现。中去，要采用频带压缩、频谱交错等方法来实现。第7页，共77页，编辑于2022年，星期一 3.彩色电视应与黑白电视有相同的图像载频、彩色电视应与黑白电视有相同的图像载频、伴音载频以及两者之间的间距。伴音载频以及两者之间的间距。4.彩色电视与黑白电视的行、场扫描频率和行、彩色电视与黑白电视的行、场扫描频率和行、场同步信号的各项标准等都应相同。场同步信号的各项标准等都应相同。目前世界上彩色电视制有目前世界上彩色电视制有NTSC制、制、PAL制、制、SECAM制三种，都是具有兼容性的。制三种，都是具有兼容性的。第8页，共77页，编辑于2022年，星期一3.1.1 3.1.1 信号选取信号选取 3.1.2 3.1.2 频带压缩频带压缩3.1.33.1.3 频谱交错频谱交错第9页，共77页，编辑于2022年，星期一 3.1.1 3.1.1 信号选取信号选取 要做到兼容，必须对由要做到兼容，必须对由CCDCCD光电传感器输出的光电传感器输出的R R、G G、B B三个基色信号进行处理。首先用一个编码矩阵电路根据三个基色信号进行处理。首先用一个编码矩阵电路根据Y=0.30R+0.59G+0.11BY=0.30R+0.59G+0.11B的亮度公式编出一个亮度信号和的亮度公式编出一个亮度信号和R-YR-Y、B-YB-Y两个色差信号。两个色差信号。色差信号是基色信号色差信号是基色信号R R、G G、B B与亮度信号与亮度信号Y Y之差：之差：R-Y=R-(0.30R+0.59G+0.l1B)=0.70R-0.59G-0.11BR-Y=R-(0.30R+0.59G+0.l1B)=0.70R-0.59G-0.11BG-Y=G-(0.30R+0.59G+0.l1B)=-0.30R+0.41G-0.11B G-Y=G-(0.30R+0.59G+0.l1B)=-0.30R+0.41G-0.11B B-Y=B-(0.30R+0.59G+0.l1B)=-0.30R-0.59G+0.89BB-Y=B-(0.30R+0.59G+0.l1B)=-0.30R-0.59G+0.89B 三个色差信号中只有两个是独立的，第三个可以三个色差信号中只有两个是独立的，第三个可以由另外两个得到，只要选择两个色差信号就可以代表色由另外两个得到，只要选择两个色差信号就可以代表色度信号。度信号。第10页，共77页，编辑于2022年，星期一将将Y=0.30R+0.59G+0.11BY=0.30R+0.59G+0.11B改写为改写为 0.30Y+0.59Y+0.11Y=0.30R+0.59G+0.11B0.30Y+0.59Y+0.11Y=0.30R+0.59G+0.11B得到得到 0.300.30（R-YR-Y）+0.59+0.59（G-YG-Y）+0.11+0.11（B-YB-Y）=0=0可以化为可以化为R-Y=-0.59/0.3R-Y=-0.59/0.3（G-YG-Y）-0.11/0.3-0.11/0.3（B-YB-Y）G-Y=-0.3/0.59G-Y=-0.3/0.59（R-YR-Y）-0.11/0.59-0.11/0.59（B-YB-Y）（）（3-23-2）B-Y=-0.3/0.11B-Y=-0.3/0.11（R-YR-Y）-0.59/0.11-0.59/0.11（G-YG-Y）第11页，共77页，编辑于2022年，星期一 三大制式均选用三大制式均选用R-YR-Y和和B-YB-Y作为色差信号的原因是：作为色差信号的原因是：1.1.三个色差信号中，三个色差信号中，G-YG-Y信号数值最小，作传输信号对改善信噪比信号数值最小，作传输信号对改善信噪比不利。不利。2.2.由由R-YR-Y和和B-YB-Y求求G-YG-Y时系数时系数0.3/0.590.3/0.59和和0.11/0.590.11/0.59小于小于1 1，可用电，可用电阻矩阵实现；由阻矩阵实现；由B-YB-Y、G-YG-Y求求R-YR-Y或用或用R-YR-Y、G-YG-Y求求B-YB-Y，系数都大于，系数都大于l l，不，不能用电阻分压来实现，一定要用放大器提供增益，会增加系统的能用电阻分压来实现，一定要用放大器提供增益，会增加系统的复杂性和带来不必要的失真。复杂性和带来不必要的失真。用色差信号传送色度信号具有以下优点：用色差信号传送色度信号具有以下优点：1.1.可减少色度信号对亮度信号的干扰。当传送黑白图像时可减少色度信号对亮度信号的干扰。当传送黑白图像时R=G=BR=G=B，两个色差信号，两个色差信号R-YR-Y和和B-YB-Y均为零，不会对亮度信号产生干扰。均为零，不会对亮度信号产生干扰。2.2.能够实现亮度恒定原理。即重现图像的亮度只由传送亮度信息能够实现亮度恒定原理。即重现图像的亮度只由传送亮度信息的亮度信号决定。的亮度信号决定。3.3.可节省色度信号的发射能量。在彩色图像中大部分像素接可节省色度信号的发射能量。在彩色图像中大部分像素接近于白色或灰色，它们的色差信号为零，小部分彩色像素才有色近于白色或灰色，它们的色差信号为零，小部分彩色像素才有色差信号，因此发射色差信号比发射差信号，因此发射色差信号比发射R R、G G、B B信号需要的发射能量小。信号需要的发射能量小。第12页，共77页，编辑于2022年，星期一 3.1.2 3.1.2 频带压缩频带压缩 人眼对彩色细节的分辨力差，在传送彩色图像时只要传送一人眼对彩色细节的分辨力差，在传送彩色图像时只要传送一幅粗线条大面积的彩色图像配上亮度细节就可以了，没有必要传幅粗线条大面积的彩色图像配上亮度细节就可以了，没有必要传送彩色细节，这称为大面积着色原理。我国电视标准规定，亮度送彩色细节，这称为大面积着色原理。我国电视标准规定，亮度信号带宽为信号带宽为0 06MHz6MHz，色度信号带宽为，色度信号带宽为0 01.3MHz1.3MHz。在接收端为恢复重现图像所需的三基色信号，先按式（在接收端为恢复重现图像所需的三基色信号，先按式（3-23-2）由）由R-YR-Y和和B-YB-Y得到得到G-YG-Y信号，再将三个色差信号与亮度信号相加得到三个信号，再将三个色差信号与亮度信号相加得到三个基色信号，为了得到带宽为基色信号，为了得到带宽为0 06MHz6MHz的三个基色信号，用亮度信号中的的三个基色信号，用亮度信号中的高频分量来代替基色信号中未被传送的高频分量，这就是所谓高频混合原高频分量来代替基色信号中未被传送的高频分量，这就是所谓高频混合原理。当色差信号的带宽为理。当色差信号的带宽为0 01.3MHz1.3MHz，亮度信号的带宽为，亮度信号的带宽为0 06MHz6MHz，恢，恢复的三个基色信号为复的三个基色信号为:R=(R-Y)R=(R-Y)0 01.31.3+Y+Y0 06 6=R=R 0 01.31.3+Y+Y1.31.36 6G=(G-Y)G=(G-Y)0 01.31.3+Y+Y0 06 6=G=G 0 01.31.3+Y+Y1.31.36 6B=(B-Y)B=(B-Y)0 01.31.3+Y+Y0 06 6=B=B 0 01.31.3+Y+Y1.31.36 6最后重现彩色的三个基色信号在最后重现彩色的三个基色信号在0 0l.3MHzl.3MHz频率范围内含有彩色分频率范围内含有彩色分量，在量，在1.31.36MHz6MHz频率范围内只有亮度信号分量。频率范围内只有亮度信号分量。第13页，共77页，编辑于2022年，星期一 3.1.33.1.3 频谱交错频谱交错 彩色电视采用和黑白电视相同的带宽，用三基色信号形成彩色电视采用和黑白电视相同的带宽，用三基色信号形成亮度信号和两个色差信号后，都放在亮度信号和两个色差信号后，都放在0 06MHz6MHz的频带内用一个通道的频带内用一个通道传送。在传送。在0 06MHz6MHz频带内先选择一个频率称为彩色副载波，用两个频带内先选择一个频率称为彩色副载波，用两个色差信号对色副载波进行调制，调制后的信号称为色度信号。将得色差信号对色副载波进行调制，调制后的信号称为色度信号。将得到的色度信号与亮度信号、同步信号叠加为彩色全电视信号，再去到的色度信号与亮度信号、同步信号叠加为彩色全电视信号，再去调制图像载波，称为二次调制。二次调制后的射频信号经功率放大调制图像载波，称为二次调制。二次调制后的射频信号经功率放大后发射出去。后发射出去。彩色副载波放在彩色副载波放在6MHz6MHz频带的高端以减少彩色干扰和亮度串色，频带的高端以减少彩色干扰和亮度串色，因为干扰花纹的显眼程度与干扰信号的频率有关，如果色度信号放因为干扰花纹的显眼程度与干扰信号的频率有关，如果色度信号放在低端，干扰显示为粗线条的花纹，十分显眼，而色度信号放在高在低端，干扰显示为粗线条的花纹，十分显眼，而色度信号放在高端，干扰花纹极其细密，不易被人察觉。亮度信号在高频端幅度很端，干扰花纹极其细密，不易被人察觉。亮度信号在高频端幅度很小，色度信号放在高端可以减少亮度信号对色度信号的干扰。小，色度信号放在高端可以减少亮度信号对色度信号的干扰。第14页，共77页，编辑于2022年，星期一 由由于于相相邻邻行行图图像像信信号号相相关关性性很很强强和和采采用用周周期期性性扫扫描描，黑黑白白电电视视信信号号(亮亮度度信信号号)的的频频谱谱结结构构是是线线状状离离散散谱谱。亮亮度度信信号号虽虽然然占占据据了了0 06MHz6MHz的的频频带带宽宽度度，但但并并未未占占满满整整个个6MHz6MHz的的带带宽宽。亮亮度度信信号号的的能能量量只只集集中中在在行行频频f fH H及及其其谐谐波波nfnfH H附附近近很很窄窄的的范范围围内内，随随谐谐波波次次数数的的升升高高，能能量量逐逐渐渐下下降降。在在(n-1/2)f(n-1/2)fH H附附近近没没有有亮亮度度信信号号能能量量，留留有有较较大大的的空空隙隙，如如图图3-13-1（a a）所所示示。图图3-13-1（b b）是是将将nfnfH H附附近近的的一一簇簇谱谱线线放放大大，可可以以看看出出在在行行频频主主谱谱线线两两侧侧有有以以帧帧频频、场场频频为为间间隔隔的的副副谱谱线线。当当图图像像活活动动加加快快时时，各各副副谱谱线线之之间间的的空空隙隙被被填填满满，但但在在(n-1/2)f(n-1/2)fH H附附近近仍仍有有较较大大的的空空隙隙，慢慢变变化化的的图图像像频频谱谱空空隙隙达达93%93%，较较快快变变化化的的图图像像频频谱谱空空隙隙仍仍有有46%46%，所所以以可可以以将将色色度度信信号号的的频频谱谱插插在在亮亮度度信信号号的的频频谱谱空空隙隙中中间间用用一一个个6MHz6MHz带带宽宽的的通通道道同同时时传传送送亮亮度度信信号号和和色色度度信信号号，这这种种方方法法称称为为频频谱谱交错或频谱间置。交错或频谱间置。第15页，共77页，编辑于2022年，星期一图图3-1 3-1 亮度信号频谱图亮度信号频谱图f fH H2f2fH H3f3fH H4f4fH HnfnfH HnfnfH H+50+50nfnfH H+100+100nfnfH H+150+150nfnfH H-50-50nfnfH H-100-100nfnfH H-150-150+25+25-25-25f ff f（a a）（b b）（a a）以行频为间隔的谱线群）以行频为间隔的谱线群（b b）每一谱线群结构）每一谱线群结构第16页，共77页，编辑于2022年，星期一 色色差差信信号号有有与与亮亮度度信信号号相相同同的的频频谱谱结结构构，压压缩缩后后占占据据较较窄窄的的频频带带，如如图图3-23-2（a a）所所示示，也也是是以以行行频频为为间间隔隔的的谱谱线线群群结结构构。对对副副载载波波平平衡衡调调幅幅形形成成色色度度信信号号后后发发生生了了频频谱谱迁迁移移，各各谱谱线线群群出出现现在在f fSCSCnfnfH H处处，如如图图3-23-2（b b）所所示示。只只要要选选用用副副载载频频为为半半行行频频的的奇奇数倍，数倍，即即f fSCSC=(n-1/2)f=(n-1/2)fH H，就就能能将将色色度度信信号号正正好好插插在在亮亮度度信信号号频谱的空隙间，如图频谱的空隙间，如图3-23-2（c c）所示。）所示。第17页，共77页，编辑于2022年，星期一图图3-2 3-2 频谱交错频谱交错f fH H2f2fH H3f3fH H4f4fH Hf fSCSCf ff f（a a）（b b）（a a）色差信号频谱）色差信号频谱（b b）色度信号频谱）色度信号频谱f fSCSC+f+fH Hf fSCSC-f-fH Hf fSCSC+3f+3fH Hf fSCSC-3f-3fH Hf fSCSCf f（c c）f fSCSC+f+fH Hf fSCSC-f-fH Hf fSCSC+3f+3fH Hf fSCSC-3f-3fH H（c c）频谱交错）频谱交错第18页，共77页，编辑于2022年，星期一 3.2 NTSC3.2 NTSC制制 彩色电视广播发展最早的国家是美国，从彩色电视广播发展最早的国家是美国，从19541954年年1 1月月1 1日开始用日开始用NTSC(National Television NTSC(National Television Systems Committee Systems Committee 国家电视制式委员会国家电视制式委员会)制播送制播送彩色电视，采用彩色电视，采用NTSCNTSC制的还有日本、加拿大、墨制的还有日本、加拿大、墨西哥等国家。西哥等国家。NTSCNTSC制色度信号采用了正交平衡调制色度信号采用了正交平衡调幅调制方式，因此又称为正交平衡调幅制。幅调制方式，因此又称为正交平衡调幅制。第19页，共77页，编辑于2022年，星期一 3.2.13.2.1正交平衡调幅正交平衡调幅 3.2.2 3.2.2 彩条信号及色度信号彩条信号及色度信号 3.2.3 3.2.3 色度信号幅度压缩色度信号幅度压缩 3.2.43.2.4副载波的半行频间置副载波的半行频间置 3.2.53.2.5色同步信号色同步信号 3.2.6 I3.2.6 I、Q Q信号信号第20页，共77页，编辑于2022年，星期一 3.2.1 3.2.1正交平衡调幅正交平衡调幅 平衡调幅又称为抑制载波调幅。抑制载波调幅可以抑制色度平衡调幅又称为抑制载波调幅。抑制载波调幅可以抑制色度信号对亮度信号的干扰并节省发射功率。信号对亮度信号的干扰并节省发射功率。设用调制信号设用调制信号v v=U=Ucostcost对载波对载波v vSCSC=V=VSCSCcoscosSCSCt t进行调幅，进行调幅，则调幅后信号的数学表达式为：则调幅后信号的数学表达式为：v vAMAM=V=VSCSCcoscosSCSCt+m/2cost+m/2cos（SCSC-）t+m/2cost+m/2cos（SCSC+）t t （3-33-3）式中，式中，m=Um=UV VSCSC。式式(3-3)(3-3)表明调幅波包含了三个频率：载波频率表明调幅波包含了三个频率：载波频率SCSC和两个边频频和两个边频频率率SCSC，因为载频，因为载频SCSC上不带任何信息，可以把载频抑制掉以上不带任何信息，可以把载频抑制掉以节省发射功率，载频抑制后成为平衡调幅波，平衡调幅波数学表节省发射功率，载频抑制后成为平衡调幅波，平衡调幅波数学表达式为：达式为：v vBMBM=V=VSCSCm/2cosm/2cos（SCSC-）t+m/2cost+m/2cos（SCSC+）tt =mV =mVSCSC costcos costcosSCSCt t =U =UcostcoscostcosSCSCt (3-4)t (3-4)第21页，共77页，编辑于2022年，星期一 上式表明用一个乘法器将色差信号与载波相乘就可以得上式表明用一个乘法器将色差信号与载波相乘就可以得到平衡调幅波，当调制信号为到平衡调幅波，当调制信号为B-YB-Y，载波为，载波为sinSCtsinSCt时，平衡调幅时，平衡调幅波如图波如图3-33-3所示。所示。平衡调幅波有如下特点：平衡调幅波有如下特点：(1)(1)平衡调幅波不含载波分量。平衡调幅波不含载波分量。(2)(2)平衡调幅波的极性由调制信号和载波的极性共同决定，如平衡调幅波的极性由调制信号和载波的极性共同决定，如两者之一反相，平衡调幅波的极性反相；色差信号两者之一反相，平衡调幅波的极性反相；色差信号(调制信号调制信号)通过通过0 0值值点时，平衡调幅波极性反相点时，平衡调幅波极性反相180180。(3)(3)平衡调幅波的振幅只与调制信号的振幅成正比，与载波振平衡调幅波的振幅只与调制信号的振幅成正比，与载波振幅无关。传送图像的色差信号为零时，平衡调幅波的值也为零，可节幅无关。传送图像的色差信号为零时，平衡调幅波的值也为零，可节省发射功率，减少了色度信号对亮度信号的干扰。省发射功率，减少了色度信号对亮度信号的干扰。(4)(4)平衡调幅波的包络不是调制信号波形，不能用普通的包络平衡调幅波的包络不是调制信号波形，不能用普通的包络检波方法解调，只能采用同步检波器在原载波的正峰点上对平衡调幅检波方法解调，只能采用同步检波器在原载波的正峰点上对平衡调幅波取样，才能得到原调制信号。波取样，才能得到原调制信号。第22页，共77页，编辑于2022年，星期一图图3-3 3-3 平衡调幅波平衡调幅波B-YB-Y（a a）色差信号（调制信号）色差信号（调制信号）（b b）副载波信号）副载波信号（c c）（c c）平衡调幅波）平衡调幅波sinsinSCSCt tB-Y sinB-Y sinSCSCt t0 0-0.89-0.890.30.3-0.59-0.590.590.59-0.3-0.30.890.890 00 00.890.890.30.30.590.590.590.590.30.30.890.89001801800018018018018000（a a）（b b）（c c）第23页，共77页，编辑于2022年，星期一 为了在同一频带内传送两个色差信号为了在同一频带内传送两个色差信号R-YR-Y和和B-YB-Y，将两个色差信号，将两个色差信号进行正交平衡调幅，就是用两个色差信号进行正交平衡调幅，就是用两个色差信号R-YR-Y和和B-YB-Y分别对频率相同、相分别对频率相同、相位相差位相差9090的两个色副载波的两个色副载波cosSCtcosSCt和和sinSCtsinSCt进行平衡调幅，然进行平衡调幅，然后相加成色度信号。后相加成色度信号。图图3-43-4（a a）是正交平衡调幅器方框图，由两个平衡调幅器、）是正交平衡调幅器方框图，由两个平衡调幅器、一个副载波一个副载波9090移相器和一个线性相加器组成。移相器和一个线性相加器组成。图图3-4 3-4 正交平衡调幅正交平衡调幅（a a）正交平衡调幅器）正交平衡调幅器（b b）色度信号矢量图）色度信号矢量图R-YR-Y（a a）（b b）R-YR-Y平衡调幅平衡调幅B-YB-Y平衡调幅平衡调幅9090移相移相B-YB-YsinsinSCSCt tcoscosSCSCt tF F(R-Y)cos(R-Y)cosSCSCt t(B-Y)sin(B-Y)sinSCSCt tR-YR-YB-YB-YF F第24页，共77页，编辑于2022年，星期一 设副载波的幅值为设副载波的幅值为1 1，色差信号，色差信号B-YB-Y与副载波与副载波sinsinSCSCt t在平衡调幅器中相乘后得到平衡调幅信号在平衡调幅器中相乘后得到平衡调幅信号（B-YB-Y）sinsinSCSCt t。副载波。副载波sinsinSCSCt t经经9090移相器后，变移相器后，变成成coscosSCSCt t，与色差信号，与色差信号R-YR-Y在平衡调幅器相乘后得到平在平衡调幅器相乘后得到平衡调幅信号（衡调幅信号（R-YR-Y）coscosSCSCt t，然后在线性相加器中相加，然后在线性相加器中相加，就得到色度信号：就得到色度信号：F=F=（B-YB-Y）sinsinSCSCt+t+（R-YR-Y）coscosSCSCt (3-5)t (3-5)=sin(=sin(SCSCt+)(3-6)t+)(3-6)=Fmsin(=Fmsin(SCSCt+)(3-7)t+)(3-7)式中式中 Fm=(3-8)Fm=(3-8)=arc tan (3-9)=arc tan (3-9)第25页，共77页，编辑于2022年，星期一 色度信号的振幅和相角之中包含彩色图像的全部色色度信号的振幅和相角之中包含彩色图像的全部色度信息，振幅度信息，振幅FmFm取决于色差信号的幅值，决定了所传送取决于色差信号的幅值，决定了所传送彩色的饱和度；而相角彩色的饱和度；而相角取决于色差信号的相对比值，取决于色差信号的相对比值，决定了彩色的色调。也就是说，色度信号是一个既调决定了彩色的色调。也就是说，色度信号是一个既调幅又调相的波形，其幅值传送了图像的色饱和度，其幅又调相的波形，其幅值传送了图像的色饱和度，其相位传送了图像的色调。相位传送了图像的色调。图图3-4(b)3-4(b)画出了色度信号的矢量图，图中对角线的长画出了色度信号的矢量图，图中对角线的长度代表色度信号的幅值，而度代表色度信号的幅值，而是是F F的相角。的相角。将色度信号将色度信号F F和亮度信号和亮度信号Y Y以及同步、消隐等信号混以及同步、消隐等信号混合，就得彩色全电视信号。合，就得彩色全电视信号。第26页，共77页，编辑于2022年，星期一 3.2.2 3.2.2 彩条信号及色度信号彩条信号及色度信号 标准彩条信号是一种彩色电视中常用的测试信号，标准彩条信号是一种彩色电视中常用的测试信号，由彩色电视信号发生器产生，用来对彩色电视系统进行测试由彩色电视信号发生器产生，用来对彩色电视系统进行测试与调整，标准彩条信号由三个基色、三个补色加上黑与白共与调整，标准彩条信号由三个基色、三个补色加上黑与白共八种颜色的等宽竖条组成，自左至右按亮度递减排列，依次八种颜色的等宽竖条组成，自左至右按亮度递减排列，依次为：白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑。标准彩条信号常用为：白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑。标准彩条信号常用4 4数码命名，第数码命名，第1 1位和第位和第2 2位数字分别表示组成白条和黑条的位数字分别表示组成白条和黑条的基色信号的最大值和最小值，第基色信号的最大值和最小值，第3 3位和第位和第4 4位数字分别表示位数字分别表示各彩色条的相应基色信号的最大值和最小值，如各彩色条的相应基色信号的最大值和最小值，如100-100-0-100-00-100-0，图，图3-53-5（a a）是标准彩条信号的基色信号和色）是标准彩条信号的基色信号和色差信号波形图。差信号波形图。第27页，共77页，编辑于2022年，星期一 3.2.3 3.2.3 色度信号幅度压缩色度信号幅度压缩 因为因为100-0-100-0100-0-100-0标准彩条信号的电平范围大大超过了标准彩条信号的电平范围大大超过了黑白电视所规定的范围，所以要将两个色差信号分别乘上黑白电视所规定的范围，所以要将两个色差信号分别乘上一个小于一个小于1 1的压缩系数的压缩系数a a和和b b后再传送。后再传送。压缩后的色差信号压缩后的色差信号R-YR-Y用用V V表示，压缩后的色差信号表示，压缩后的色差信号B-YB-Y用用U U表示：表示：V=0.877V=0.877（R-YR-Y）(3-10)(3-10)U=0.493 U=0.493（B-YB-Y）(3-11)(3-11)用用U U、V V信号去调制副载波，这样彩色电视色度信号表信号去调制副载波，这样彩色电视色度信号表示式为：示式为：F=FF=FU U+F+FV V=Usin=UsinSCSCt+Vcost+VcosSCSCt (3-12)t (3-12)=sin(=sin(SCSCt+)(3-13)t+)(3-13)=Fmsin(=Fmsin(SCSCt+)(3-14)t+)(3-14)=arc tan (3-15)=arc tan (3-15)第28页，共77页，编辑于2022年，星期一 压缩后的标准彩条信号各色调的色差信号压缩后的标准彩条信号各色调的色差信号U U、V V和色度和色度信号的振幅信号的振幅FmFm、相角、相角列于表列于表3-13-1。由此可画出压缩后彩条。由此可画出压缩后彩条的色度信号波形和全电视信号波形示于图的色度信号波形和全电视信号波形示于图3-53-5（b b）在彩色电视标准中规定，负极性亮度信号以同步电平最在彩色电视标准中规定，负极性亮度信号以同步电平最高，为高，为100%100%，黑色电平，黑色电平(即消隐电平即消隐电平)为为76%76%，白色电平最低，白色电平最低为为20%20%，以增大色度信号不失真的动态范围。，以增大色度信号不失真的动态范围。根据表根据表3-13-1的数据可以画出标准彩条的色度矢量图，的数据可以画出标准彩条的色度矢量图，如图如图3-63-6所示。图中给出了基色及其补色的色度矢量的所示。图中给出了基色及其补色的色度矢量的位置，矢量长度表示该彩色的饱和度，相角表示该彩位置，矢量长度表示该彩色的饱和度，相角表示该彩色的色调。彩色矢量图的横轴称为副载波相位基轴，色的色调。彩色矢量图的横轴称为副载波相位基轴，它的正方向它的正方向=0=0，有关副载波或色度信号的相位都是相对于，有关副载波或色度信号的相位都是相对于相位基轴而言的。相位基轴而言的。第29页，共77页，编辑于2022年，星期一B-YB-Y图图3-5 3-5 标准彩条信号波形标准彩条信号波形（a a）色差信号（调制信号）色差信号（调制信号）（b b）压缩后的色度信号）压缩后的色度信号R RF FU U1 1白白黄黄青青绿绿紫紫红红蓝蓝黑黑G GY Y1 11 1B B1 10.890.890.70.70.590.590.410.410.30.30.110.110 0R-YR-Y0.590.590.70.70.110.11-0.11-0.11-0.7-0.7-0.59-0.590 00 0-0.89-0.89-0.59-0.590.30.3-0.3-0.30.590.590.890.890 00 0白白0.440.440.440.440.150.150.150.150.290.290 00 0F FV V0 00.100.100.100.100.520.520.620.620.620.620 00.590.590.630.630.630.630.450.450.450.45F FY Y1 10.890.890.70.70.590.590.410.410.30.30.110.110 0-0.43-0.43-0.43-0.431 11.331.331.181.180.930.93-0.33-0.330.560.560 01 1-0.18-0.180 00.440.440.070.07-0.215-0.2150.2150.215Y+FY+F（a a）（b b）黄黄青青绿绿紫紫红红蓝蓝黑黑白白黄黄青青绿绿紫紫红红蓝蓝黑黑第30页，共77页，编辑于2022年，星期一色调YUVFmY+FmY-Fm白1.0000.0000.0000.0001.001.00黄0.886-0.4370.1000.4481671.330.44青0.7010.147-0.6150.6322831.330.07绿0.587-0.289-0.5150.5912411.180.00紫0.4130.2890.5150.591611.00-0.18红0.299-0.1470.6150.6231030.93-0.33蓝0.1140.437-0.1000.4483470.56-0.33黑0.0000.0000.0000.0000.000.00表表3-1 3-1 压缩后的压缩后的100-0-100-0100-0-100-0彩条信号值彩条信号值第31页，共77页，编辑于2022年，星期一图图3-6 3-6 彩条色度矢量图彩条色度矢量图V VU U黄黄青青绿绿紫紫红红蓝蓝0.590.590.590.590.630.630.630.630.440.440.440.446161347347241241283283103103167167第32页，共77页，编辑于2022年，星期一 3.2.43.2.4副载波的半行频间置副载波的半行频间置 亮度信号和色度信号在同一个频带内传送容易产生相亮度信号和色度信号在同一个频带内传送容易产生相互串扰。精确选择副载波频率可以减少相互串扰现象。互串扰。精确选择副载波频率可以减少相互串扰现象。如如3.1.33.1.3所述，亮度信号在所述，亮度信号在(n-1/2)f(n-1/2)fH H附近有较大的空附近有较大的空隙，因此隙，因此NTSCNTSC制副载波频率选择为半行频的倍数，通常称制副载波频率选择为半行频的倍数，通常称为半行频间置。选择副载波频率还应考虑如下原则：为半行频间置。选择副载波频率还应考虑如下原则：(1)(1)副载波频率应尽量选择在视频频带高端，因为亮副载波频率应尽量选择在视频频带高端，因为亮度信号高频能量少，相对空隙多。度信号高频能量少，相对空隙多。(2)(2)色度信号频带宽度为色度信号频带宽度为f fSCSC1.3MHz1.3MHz，它的上边带，它的上边带不应超过视频信号不应超过视频信号6MHz6MHz带宽范围。带宽范围。第33页，共77页，编辑于2022年，星期一 对于对于625625行、行、5050场场s s的的NTSCNTSC制制,f,fH H=15625Hz,=15625Hz,副载波频率选择为副载波频率选择为:f fSCSC=(284-1/2)f=(284-1/2)fH H=567f=567fH H/2=4.4296875(MHz)(3-16)/2=4.4296875(MHz)(3-16)对于对于525525行、行、6060场场s s的的NTSCNTSC制制,f,fH H=15734.264Hz,=15734.264Hz,副载波频率选择副载波频率选择为为 f fSCSC=(228-1/2)f=(228-1/2)fH H=3.579545.06MHz(3.58MHz)(3-17)=3.579545.06MHz(3.58MHz)(3-17)NTSC NTSC制采用半行频间置，色度信号的频谱正好插在亮度信号制采用半行频间置，色度信号的频谱正好插在亮度信号频谱的中间，如图频谱的中间，如图3-73-7所示，可将色度信号对亮度信号的干扰降到很小。所示，可将色度信号对亮度信号的干扰降到很小。f fSCSC图图3-7 NTSC3-7 NTSC制的半行频间置制的半行频间置UVUVf fH H2f2fH HY YY YY YY YY YY YY YUVUVUVUVUVUVf f283f283fH H284f284fH H282f282fH H285f285fH H第34页，共77页，编辑于2022年，星期一 由于采用半行频间置，副载波的亮、暗光点干扰可以利用人眼的视觉暂由于采用半行频间置，副载波的亮、暗光点干扰可以利用人眼的视觉暂留特性相互抵消。留特性相互抵消。由于由于f fSCSC=283.5f=283.5fH H (3-18)(3-18)T TH H=283.5T=283.5TSCSC (3-19)(3