第3章电视原理与接收技术精选PPT.ppt

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1、第3章电视原理与接收技术第1页，本讲稿共77页内容提要 本章介绍彩色电视信号的传输，主要内容包括彩色电视信号的兼容问题、NTSC制、PAL制和SECAM制三种模拟彩色电视制式。跳至目录 第2页，本讲稿共77页知识要点 黑白、彩色电视互相兼容，必须满足的基黑白、彩色电视互相兼容，必须满足的基本要求；本要求；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、色度信号幅度压缩、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、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、副载制的逐

2、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；波频率的选择、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，本讲稿共77页教学建议 要求了解黑白、彩色电视互相兼容，必须满足的基要求了解黑白、彩色电视互相兼容，必须满足的基本要求。本要求。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。制的正交平衡调幅、色度信号幅度压缩。了解了解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

3、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，本讲稿共77页3.1 彩色电视信号的兼容问题3.2 NTSC制3.3 PAL制3.4 SECAM制第5页，本讲稿共77页 3.1 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，彩色电

4、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，50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，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。第6页，本讲稿共77页 要做到黑白、彩色电视互相兼容，必须满足下列基本的要求：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，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

5、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。2.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。这要求彩色电视将色度信号安插到6MHz的视频带宽中去，要采用频带压缩、频谱交错等方法来实现。第7页，本讲稿共77页 3.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。4.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。目前世界上彩色电视制有NTSC制、PAL制、SECAM制三种，都是具有兼容性的。第8页，本讲稿共77页3.1.1 信号选取 3.1.2

6、 频带压缩3.1.3 频谱交错第9页，本讲稿共77页 3.1.1 信号选取 要做到兼容，必须对由CCD光电传感器输出的R、G、B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+0.11B的亮度公式编出一个亮度信号和R-Y、B-Y两个色差信号。色差信号是基色信号R、G、B与亮度信号Y之差：R-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 B-Y=B-(0.30R+0.59G+0.l1B)=-0.30R-0.59G+0.89B 三个色差信号中只有

7、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度信号。第10页，本讲稿共77页将Y=0.30R+0.59G+0.11B改写为 0.30Y+0.59Y+0.11Y=0.30R+0.59G+0.11B得到 0.30（R-Y）+0.59（G-Y）+0.11（B-Y）=0可以化为R-Y=-0.59/0.3（G-Y）-0.11/0.3（B-Y）G-Y=-0.3/0.59（R-Y）-0.11/0.59（B-Y）（3-2）B-Y=-0.3/0.11（R-Y）-0.59/0.11（G-Y）第11页，本讲稿共77页 三大制式均选用R-Y和B-Y作为色差信号的原因是：1.三个色差信号中，

8、G-Y信号数值最小，作传输信号对改善信噪比不利。2.由R-Y和B-Y求G-Y时系数0.3/0.59和0.11/0.59小于1，可用电阻矩阵实现；由B-Y、G-Y求R-Y或用R-Y、G-Y求B-Y，系数都大于l，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：1.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=B，两个色差信号R-Y和B-Y均为零，不会对亮度信号产生干扰。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的亮度信号决定。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近于白色或灰色，它们

9、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R、G、B信号需要的发射能量小。第12页，本讲稿共77页 3.1.2 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，亮度信号带宽为06MHz，色度信号带宽为01.3MHz。在接收端为恢复重现图像所需的三基色信号，先按式（3-2）由R-Y和B-Y得到G-Y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06MHz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

10、是所谓高频混合原理。当色差信号的带宽为01.3MHz，亮度信号的带宽为06MHz，恢复的三个基色信号为:R=(R-Y)01.3+Y06=R 01.3+Y1.36G=(G-Y)01.3+Y06=G 01.3+Y1.36B=(B-Y)01.3+Y06=B 01.3+Y1.36最后重现彩色的三个基色信号在0l.3MHz频率范围内含有彩色分量，在1.36MHz频率范围内只有亮度信号分量。第13页，本讲稿共77页 3.1.3 频谱交错 彩色电视采用和黑白电视相同的带宽，用三基色信号形成亮度信号和两个色差信号后，都放在06MHz的频带内用一个通道传送。在06MHz频带内先选择一个频率称为彩色副载波，用两个

11、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。彩色副载波放在6MHz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，本讲稿共77页 由于相邻行图像信号相关性很强和采用周期性扫描，黑白电视信号(亮度信号)的频谱结构是线状离散谱。亮度信号

12、虽然占据了06MHz的频带宽度，但并未占满整个6MHz的带宽。亮度信号的能量只集中在行频fH及其谐波nfH附近很窄的范围内，随谐波次数的升高，能量逐渐下降。在(n-1/2)fH附近没有亮度信号能量，留有较大的空隙，如图3-1（a）所示。图3-1（b）是将nfH附近的一簇谱线放大，可以看出在行频主谱线两侧有以帧频、场频为间隔的副谱线。当图像活动加快时，各副谱线之间的空隙被填满，但在(n-1/2)fH附近仍有较大的空隙，慢变化的图像频谱空隙达93%，较快变化的图像频谱空隙仍有46%，所以可以将色度信号的频谱插在亮度信号的频谱空隙中间用一个6MHz带宽的通道同时传送亮度信号和色度信号，这种方法称为频

13、谱交错或频谱间置。第15页，本讲稿共77页图3-1 亮度信号频谱图fH2fH3fH4fHnfHnfH+50nfH+100nfH+150nfH-50nfH-100nfH-150+25-25ff（a）（b）（a）以行频为间隔的谱线群（b）每一谱线群结构第16页，本讲稿共77页 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

14、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行频的奇数倍，半行频的奇数倍，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频谱的空隙间，如图号频谱的空隙间，如图3-23-2（c c）所示。）所示。第17页，本讲稿共77页图3-2 频谱交错fH2fH3fH4fHfSCff（a）（b）（a）色差信号频谱（b）色度信号频谱fSC+fHfSC-fHfSC+3fHfSC-3fHfSCf（c）fSC+fHfSC-fHfSC+3fHfSC-3fH（c）频谱交错第18页，本

15、讲稿共77页 3.2 NTSC制 彩色电视广播发展最早的国家是美国，从1954年1月1日开始用NTSC(National Television Systems Committee 国家电视制式委员会)制播送彩色电视，采用NTSC制的还有日本、加拿大、墨西哥等国家。NTSC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。第19页，本讲稿共77页 3.2.1正交平衡调幅 3.2.2 彩条信号及色度信号 3.2.3 色度信号幅度压缩 3.2.4副载波的半行频间置 3.2.5色同步信号 3.2.6 I、Q信号第20页，本讲稿共77页 3.2.1 3.2.1正交平衡调幅正交平衡调幅 平衡

16、调幅又称为抑制载波调幅。抑制载波调幅可以抑制色度信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。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)

17、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和两个边频和两个边频频率频率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节上不带任何信息，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，平衡调幅波数学表达式为：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：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)

18、第21页，本讲稿共77页 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，当调制信号为调幅波，当调制信号为B-YB-Y，载波为，载波为sinSCtsinSCt时，平衡调幅波如图时，平衡调幅波如图3-3-3 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，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；色差信号如两者之一反相，平衡调幅波的极性反相；色差信号(调制信

19、号调制信号)通通过过0 0值点时，平衡调幅波极性反相值点时，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

20、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，本讲稿共77页图3-3 平衡调幅波B-Y（a）色差信号（调制信号）（b）副载波信号（c）（c）平衡调幅波sinsinSCSCt tB-Y sinB-Y sinSCSCt t0-0.890.3-0.590.59-0.30.89000.890.30.590.590.30.89001801800018018018018000（a）（b）（c）第23页，本讲稿共77页 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，将两个色差信号进行

21、正交平衡调幅，就是用两个色差信号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分别对频率分别对频率相同、相位相差相同、相位相差9090的两个色副载波的两个色副载波cosSCtcosSCt和和sinSCtsinSCt进行平衡调进行平衡调幅，然后相加成色度信号。幅，然后相加成色度信号。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3-4 正交平衡调幅（a）正交平衡调幅器（b）色度信号矢量图R-Y（a）（b）R-Y平衡调幅B-Y平

22、衡调幅9090移相移相B-YsinsinSCSCt tcoscosSCSCt tF(R-Y)cos(R-Y)cosSCSCt t(B-Y)sin(B-Y)sinSCSCt tR-YB-YF第24页，本讲稿共77页 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

23、后得到平衡调在平衡调幅器相乘后得到平衡调幅信号（幅信号（R-YR-Y）coscosSCSCt t，然后在线性相加器中相加，就，然后在线性相加器中相加，就得到色度信号：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，本讲稿共77页 色度信号的振幅和相角之中包含彩色图像的全部色度信号的

24、振幅和相角之中包含彩色图像的全部色度信息，振幅色度信息，振幅FmFm取决于色差信号的幅值，决定了所传取决于色差信号的幅值，决定了所传送彩色的饱和度；而相角送彩色的饱和度；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幅又决定了彩色的色调。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，其相位传送调相的波形，其幅值传送了图像的色饱和度，其相位传送了图像的色调。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，而的长度代表色度信号的

25、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，本讲稿共77页 3.2.2 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，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4数码命名，第1位和第2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3位和第4位数字分别表示各彩色

26、条的相应基色信号的最大值和最小值，如100-0-100-0，图3-5（a）是标准彩条信号的基色信号和色差信号波形图。第27页，本讲稿共77页 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黑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一个小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

27、-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示式信号去调制副载波，这样彩色电视色度信号表示式为：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、28页，本讲稿共77页 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，为电平最高，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，白色电平最低为电平最低为20%20%，以增大色度信号不失真的动态范围。，以增大色度信

29、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，如的数据可以画出标准彩条的色度矢量图，如图图3-63-6所示。图中给出了基色及其补色的色度矢量的位置，矢所示。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，相角表示该彩色的色调。彩色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，它的正方向矢量图的横轴称为副载波相位基轴，它的正方向=0=0，有关，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。副载波或色度信号的相位都是相对于相位基轴而言的。第29页，本讲稿共77页B-Y图3-5 标准彩条信号波形（a）色

30、差信号（调制信号）（b）压缩后的色度信号RFU1白黄青绿紫红蓝黑GY11B10.890.70.590.410.30.110R-Y0.590.70.11-0.11-0.7-0.5900-0.89-0.590.3-0.30.590.8900白0.440.440.150.150.2900FV00.100.100.520.620.6200.590.630.630.450.45FY10.890.70.590.410.30.110-0.43-0.4311.331.180.93-0.330.5601-0.1800.440.07-0.2150.215Y+F（a）（b）黄青绿紫红蓝黑白黄青绿紫红蓝黑第30页，本

31、讲稿共77页色调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3-1 压缩后的100-0-100-0彩

32、条信号值第31页，本讲稿共77页图3-6 彩条色度矢量图VU黄青绿紫红蓝0.590.590.630.630.440.446161347347241241283283103103167167第32页，本讲稿共77页 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互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。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N

33、TSCNTSC制副载波频率选择为半行频的倍数，通常称为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：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。亮度信号高频能量少，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，它的上边带不应，它的上边带不应超过视频信号超过视频信号6MHz6MHz带宽范围。带宽范围。第33页，本讲稿共77页 对于对于625625行、行、5050场场s s的的NTSC

34、NTSC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,副载波频率选副载波频率选择为择为 f fSCSC=(228-1/2)f=(228-1/2)fH H=3.579545.06MHz(3.58MHz)(3-17)=3.579545.06MH

35、z(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频谱制采用半行频间置，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。fSC图3-7 NTSC制的半行频间置UVfH2fHYYYYYYYUVUVUVf283fH284fH282fH285fH第34页，本讲稿共77页 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。由于fSC=283.5fH (3-18)TH=283.5TSC (3-19)一个行周期中有283.

36、5个副载波周期。副载波产生的亮暗光点如图3-8所示。副载波的正半周在屏幕上显示较亮的光点，副载波的负半周则显示较暗的光点。在行扫描过程中，亮点与暗点交替出现；如图3-8(a)所示第一行开始的一个点是亮点最后一个点也是亮点，第二行开始的一个点是暗点最后一个点也是暗点；奇数行开始的一个点是亮点最后一个点也是亮点，偶数行开始的一个点是暗点最后一个点也是暗点。第二场中的第一个整行是314行，是偶数行，其光点与第1行的光点亮暗情况相反，而与第2行的光点亮暗情况相同。同理，第315行的光点亮暗与第3行相同，而与第2行相反。经过一帧之后，第二帧的第1行(相当于626行)开始的副载波相位与第一帧第l行相位也是

37、相反的，见图3-8(b),所以第一帧亮点的地方，第二帧就变成了暗点。结果，相邻两帧的亮暗光点由于人眼的视觉平均而相互抵消了。第35页，本讲稿共77页图3-8 副载波产生的亮暗光点第1行第314行第2行第315行第3行第316行第626行第627行第628行第939行第940行（a）第1帧亮暗光点（b）第2帧亮暗光点（a）（b）第36页，本讲稿共77页 3.2.53.2.5色同步信号色同步信号 色度信号采用了抑制副载波的平衡调幅，接收机解色度信号采用了抑制副载波的平衡调幅，接收机解调色度信号不能用普通的幅度检波器来检波，而要用同步调色度信号不能用普通的幅度检波器来检波，而要用同步检波器，接收机必

38、须恢复被抑制掉的副载波检波器，接收机必须恢复被抑制掉的副载波,为了保证恢复为了保证恢复的副载波与发送端被抑制掉的副载波同频、同相位，由发射的副载波与发送端被抑制掉的副载波同频、同相位，由发射台发送色同步信号作为接收机恢复副载波的频率和相位基准，台发送色同步信号作为接收机恢复副载波的频率和相位基准，色同步信号是色同步信号是9 9个周期左右的、振幅和相位都恒定不变的副个周期左右的、振幅和相位都恒定不变的副载频群，放在行消隐后肩上，如图载频群，放在行消隐后肩上，如图3-93-9所示，距行同步前沿所示，距行同步前沿5.6s5.6s，幅度为，幅度为0.30V9mV0.30V9mV，宽度为，宽度为2.25

39、s230ns2.25s230ns，由，由9191个副载波频率的正弦波组成。其相位与个副载波频率的正弦波组成。其相位与U U轴反相。轴反相。第37页，本讲稿共77页图3-9 NTSC制色同步信号及其矢量（a）色同步信号（b）矢量（a）（b）12s12s4.7s4.7s1.5s1.5s5.6s5.6s2.25s2.25sUVFT第38页，本讲稿共77页 3.2.6 I3.2.6 I、Q Q信号信号 在美国、日本等国家，采用每帧扫描为在美国、日本等国家，采用每帧扫描为525525行，视频带宽为行，视频带宽为4.2MHz4.2MHz的制式，亮度、色度信号的频带重叠过宽，相互干扰将很的制式，亮度、色度信

40、号的频带重叠过宽，相互干扰将很严重。因此要进一步压缩色度信号的频带。严重。因此要进一步压缩色度信号的频带。对人眼视觉特性的研究表明，人眼分辨红、黄之间颜色变化的能力最对人眼视觉特性的研究表明，人眼分辨红、黄之间颜色变化的能力最强，而分辨蓝、紫之间颜色变化的能力最弱。实践证明，强，而分辨蓝、紫之间颜色变化的能力最弱。实践证明，I I轴轴(与与V V夹角夹角33)33)是人眼最敏感的色轴，可用是人眼最敏感的色轴，可用0 01.3MHz1.3MHz较宽的频带传送；与较宽的频带传送；与I I轴正交的轴正交的Q Q轴轴(与与U U夹角夹角33)33)是人眼最不敏感的色轴，可用是人眼最不敏感的色轴，可用0

41、 00.5MHz0.5MHz较窄的频带传送。定量地说，较窄的频带传送。定量地说，Q Q、I I正交轴与正交轴与U U、V V正交轴有正交轴有3333夹角的关夹角的关系，如图系，如图3-103-10所示。这样，任意一个色度信号可用所示。这样，任意一个色度信号可用U U、V V表示，也可用表示，也可用Q Q、I I表示。通过几何关系可导出二者的关系表达式：表示。通过几何关系可导出二者的关系表达式：(3-20)(3-20)第39页，本讲稿共77页 利用亮度公式和式（3-10）、式（3-11）可由式(3-20)求出Q、I与R、G、B的关系，由此可写出线性方程组：=图3-10 Q、I轴和U、V轴的关系U

42、VQI33333333P(3-21)第40页，本讲稿共77页 由U和V的不同线性组合可以构成各种不同的色差信号组，Q、I只是其中具有特殊性质的一组而已，根据人眼视觉特性研究，Q信号的带宽用0.5MHz、I信号带宽用1.5MHz来传送，就可满足人眼视觉特性的要求了。而且I信号还可以用不对称边带方式来传送，如图3-11所示。这样既压缩了色度信号的带宽，又不会造成串色，因为边带不对称部分只有一个分量。图3-11 525行NTSC制的频带分配1MF(Hz)2M3M4M-1M伴音载频图像载频fSC4.5M-1.25MQI第41页，本讲稿共77页 NTSCNTSC制色度信号的组成方式最简单，解码电路也最制

43、色度信号的组成方式最简单，解码电路也最简单，容易集成化，容易降低成本，便于接收机生产。简单，容易集成化，容易降低成本，便于接收机生产。NTSCNTSC制亮度信号与色度信号频谱以最大间距错开，兼容性制亮度信号与色度信号频谱以最大间距错开，兼容性能好，亮度串色少，容易实现亮度信号和色度信号的分离，能好，亮度串色少，容易实现亮度信号和色度信号的分离，为制造高质量接收机和电视信号数字化提供方便。为制造高质量接收机和电视信号数字化提供方便。NTSCNTSC制有对相位失真比较敏感的缺点，容易产生色调制有对相位失真比较敏感的缺点，容易产生色调畸变。电视系统会有各种各样的相位失真，其中最主要的是畸变。电视系统

44、会有各种各样的相位失真，其中最主要的是传输系统非线性引起的微分相位失真，即色度信号产生的相传输系统非线性引起的微分相位失真，即色度信号产生的相移与所叠加的亮度电平有关，这种微分相位失真不能用简单移与所叠加的亮度电平有关，这种微分相位失真不能用简单的相位校正网络来校正。色度信号是叠加在亮度信号之上传的相位校正网络来校正。色度信号是叠加在亮度信号之上传送的，同一种颜色可能在不同的亮度电平上传递，若传输通送的，同一种颜色可能在不同的亮度电平上传递，若传输通道中存在非线性变化，导致色调畸变。一般相位失真超过道中存在非线性变化，导致色调畸变。一般相位失真超过55，人眼就会觉察出色调的失真。，人眼就会觉察

45、出色调的失真。第42页，本讲稿共77页 3.3 PAL制 为了克服NTSC制的相位敏感性，1966年西德开始用PAL（Phase Alternation Line，逐行倒相）制播出彩色电视。按色度信号的处理特点，PAL制又称逐行倒相正交平衡调幅制。采用PAL制的还有英国、荷兰、瑞士和我国等。第43页，本讲稿共77页 3.3.1 逐行倒相 3.3.2 相位失真的互补 3.3.3 副载波频率的选择 3.3.4 色同步信号 3.3.5 PAL编码器 3.3.6 PAL解码器 3.3.7 PAL制彩色电视的性能第44页，本讲稿共77页 3.3.13.3.1逐行倒相逐行倒相 PALPAL制又称逐行倒相制

46、。所谓逐行倒相，不是色度信制又称逐行倒相制。所谓逐行倒相，不是色度信号倒相，而是将色度信号中一个分量，即号倒相，而是将色度信号中一个分量，即F FV V进行逐行倒进行逐行倒相。相。PALPAL制色度信号数学表达式为：制色度信号数学表达式为：F=FF=FU UFFV V=Usin=UsinSCSCtVcostVcosSCSCt (3-22)t (3-22)=sin(=sin(SCSCt)(3-23)t)(3-23)=Fmsin(=Fmsin(SCSCt)(3-24)t)(3-24)=arc tan (3-25)=arc tan (3-25)式式(3-22)(3-22)、(3-23)(3-23)和

47、和(3-24)(3-24)中的中的号表示：第号表示：第n n行行(因为这一因为这一行与行与NTSCNTSC制一样，又称制一样，又称NTSCNTSC行行)取正号，通常用矢量取正号，通常用矢量FnFn表示；表示；第第n+1n+1行行(又称又称PALPAL行行)取负号，通常用矢量取负号，通常用矢量Fn+1Fn+1表示。表示。第45页，本讲稿共77页 假设第n行和第n+1行彩色相同，如彩条信号，因为Fn和Fn+1的FU分量是同相的，仅FV分量倒了相，所以Fn+1应是Fn以U轴为基准的一个镜像，图3-12(a)以紫色为例画出了这种情况。图3-12(b)则是整个彩条矢量图逐行倒相的情况，其中实线表示NTS

48、C行，虚线表示PAL行。接收机为了按色度信号原来的相位正确重现色调，必须将倒相的PAL行色度信号Fn+1再重新倒回到Fn的位置上来。第46页，本讲稿共77页347347图3-12 PAL制色度矢量图VU黄青绿紫红蓝0.590.590.630.630.440.446161241241283283103103167167紫 n+1青n+1蓝 n+1绿 n+1黄n+1红n+1UVFUFV-FVFnFn+1(a)紫色信号(b)彩条信号(a)(b)第47页，本讲稿共77页 3.3.2 3.3.2 相位失真的互补相位失真的互补 PALPAL制中将色度信号的制中将色度信号的FVFV分量逐行倒相，可以分量逐行

49、倒相，可以使相邻两行的相位失真互补，减少色调畸变。假设第使相邻两行的相位失真互补，减少色调畸变。假设第n n行和第行和第n+1n+1行彩色相同，如彩条信号，某位置是行彩色相同，如彩条信号，某位置是紫色，其矢量为紫色，其矢量为F F，如图，如图3-133-13所示，设第所示，设第n n行行(NTSC(NTSC行行)传送的是传送的是FnFn矢量，它在第一象限，相角矢量，它在第一象限，相角=61=61；第；第n+1n+1行行(PAL(PAL行行)由于由于FVFV分量倒了相，所传送的分量倒了相，所传送的Fn+1Fn+1矢量便到了第四象限，相角矢量便到了第四象限，相角=6161；再；再下一行传送的色度矢

50、量又回到第一象限下一行传送的色度矢量又回到第一象限FnFn的位置，的位置，就这样色度矢量在第一、四象限来回变动。就这样色度矢量在第一、四象限来回变动。第48页，本讲稿共77页图3-13 相邻两行相位失真互补UVF Fn+1n+1F Fn+1n+1Fn+1FnF Fn n第49页，本讲稿共77页 在接收机中，在接收机中，PALPAL开关要将倒了相的开关要将倒了相的Fn+1Fn+1重新倒回到重新倒回到FnFn的位置，当的位置，当传输通道中不产生相位失真时，传输通道中不产生相位失真时，FnFn和和Fn+1Fn+1矢量的位置不变，所以在矢量的位置不变，所以在接收机的荧光屏上最终显示出原紫色；当传输通道