第2章彩色电视基本原理精.ppt

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1、第2章彩色电视基本原理第1页，本讲稿共91页2.1 彩色电视的 理论基础第2页，本讲稿共91页2.1 彩色电视的理论基础2.1.1 彩色与光彩色与光 自然界中五彩缤纷的景物和图像，是通过光的传递才映入人的眼帘。没有光的传递作用，人们就看不见五颜六色的风景和图像。光是色存在的条件，色是光刺激人眼的视觉反映。因此，彩色电视与人的视觉、光和彩色的特性都有着密切的关系，它们是电视技术发展的理论基础。图 2-1 电磁辐射波谱第3页，本讲稿共91页图 2-1 电磁辐射波谱光是一种以电磁波的形式存在物光是一种以电磁波的形式存在物质。其频率范围为质。其频率范围为10105 510102525Hz Hz(波长为

2、波长为3103103 3310-310-1717m)m)，它，它包括无线电波、红外线、可见光、包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、紫外线、X X射线、射线、射线（宇宙射射线（宇宙射线）等，如图线）等，如图2-12-1所示。只有可见所示。只有可见光才能对人眼产生视觉反映，随光才能对人眼产生视觉反映，随着波长由长到短对人眼引起的颜着波长由长到短对人眼引起的颜色感觉依次为红、橙、黄、绿、色感觉依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。青、蓝、紫。2.1.1 彩色与光彩色与光 2.1 彩色电视的理论基础第4页，本讲稿共91页 光是一种以电磁波的形式存在物质。其频率范围为光是一种以电磁波的形式存在物质。其频率

3、范围为10105 5 10102525Hz(Hz(波长为波长为3103103 3310310-17-17m)m)，它包括无线电波、红外线、，它包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、可见光、紫外线、X X射线、射线、射线（宇宙射线）等，如图射线（宇宙射线）等，如图2-12-1所所示。只有可见光才能对人眼产生视觉反映，随着波长由长到短示。只有可见光才能对人眼产生视觉反映，随着波长由长到短对人眼引起的颜色感觉依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。对人眼引起的颜色感觉依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。2.1 彩色电视的理论基础第5页，本讲稿共91页 2.1.2 彩色三要素彩色三要素 任何一束彩色光都可以用

4、亮度、色调和色饱和度这三个物理量来描述，并称之为彩色三要素。(1)亮度是指彩色光作用于人眼时，引起视觉的明暗感觉。亮度与彩色光的能量及波长有关，对于同一波长的光，辐射能量越大，亮度越高，反之则亮度越低。亮度所转换的电信号称之为亮度信号，用表示。(2)色调是指颜色的类别，例如，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫就是指不同的色调。色调是彩色电视必须要传送的信息之一。(3)色饱和度是指颜色的深浅程度，即颜色的浓度。对于同一种色调的彩色光，其饱和度越高，则颜色越深，反之则颜色越浅。色调和色饱和度是表征颜色的两个物理量，在彩色电视中又被称为色度，转换成电信号称为色度信号，用表示。2.1 彩色电视的理论基础第6页

5、，本讲稿共91页 所谓三基色是指三种独立的颜色，即其中的任何一种都不能由其它两种颜色混合而产生，比如红、绿、蓝，黄、紫、青色等都是相互独立的三基色。实践证明，自然界中几乎所有的颜色都可以由三基色按不同比例混合而得到。反之，自然界中所有的颜色也几乎都可以分解成三基色，这就是三基色原理。色调和色饱和度是表征颜色的两个物理量，在彩色电视中又被称为色度，转换成电信号称为色度信号，用表示。1.三基色原理 2.1.3 三基色原理与三基色的选择三基色原理与三基色的选择 2.1 彩色电视的理论基础第7页，本讲稿共91页 彩色电视三基色的选择，原则上是任意的，哪三种颜色作为三基色都可以，但实验证明，选择红色、绿

6、色和蓝色作为电视技术中的三基色比较合适。自然界瞬息万变的彩色景象，彩色电视无需按其光谱成分及强度的真实分配情况来传送，只要传送能合成它们的红、绿、蓝三基色即可。2.2.三基色的选择三基色的选择三基色的选择三基色的选择 2.1 彩色电视的理论基础第8页，本讲稿共91页 2.1.4 彩色电视三基色的混色方法彩色电视三基色的混色方法 彩色混色方法有两种：相加混色法 相减混色法光线的混色采用相加混色法，印刷、绘画和胶片采用相减混色法。相加混色的混色规律如图。图2-3彩色三角形2.1 彩色电视的理论基础第9页，本讲稿共91页 2.1.4 彩色电视三基色的混色方法彩色电视三基色的混色方法 彩色混色方法有两

7、种：相加混色法 相减混色法光线的混色采用相加混色法，印刷、绘画和胶片采用相减混色法。相加混色的混色规律如图。2.1 彩色电视的理论基础相加混色第10页，本讲稿共91页1.相加混色如果改变三种色光的比例，可以得到另外许许多多不同颜色的光。例如，红光与绿光混合时，假设红光由大到小变化，将依次产生红、橙、黄、黄绿、绿等颜色。同理，当红、绿、蓝三基色光以不同比例混合时，将会得到各种颜色。为了直观地表现三基色的混色原理，确定混色后各种颜色之间的关系，常采用彩色三角形来表示三基色混色规律，如图所示。2.1 彩色电视的理论基础相加混色第11页，本讲稿共91页我们把按适当比例相混合后，能产生白色的两种颜色称为

8、互补色。图2-3彩色三角形2.1 彩色电视的理论基础第12页，本讲稿共91页 彩色电视系统中，借助于接收机显像管荧光屏的三基色荧光粉点组或条组来实现空间混色。显像管的荧光屏上涂有几十万个三基色品字型荧光粉点组或条组，这些点（条）组之间都离的特别的近。2.1 彩色电视的理论基础2.相加混色的空间混色法 第13页，本讲稿共91页当受到电子束冲击时，它们就会发出三种基色光，光的强弱受发送端景象的三基色电信号的控制。当人眼在离荧光屏一定距离观看时，由于人眼对彩色分辨力较低的特点，就分辨不出三基色的单色，而只感觉到三基色的混合色，这就是空间混色法。目前广播电视采用的就是这一种空间混色法。2.1 彩色电视

9、的理论基础第14页，本讲稿共91页我们用 Y 代表彩色的亮度，任意彩色光的亮度为:2.1.5 2.1.5 亮度方程亮度方程 为了方便起见，通常写成:上式是根据NTSC制中选择的三基色而确定的:用1单位红基色光(1=0.30光瓦)l单位绿基色光(1=0.59光瓦)1单位蓝基色光1=0.1l光瓦）相加，混合得到1光瓦的白光。简称亮度方程 2.1 彩色电视的理论基础第15页，本讲稿共91页2.1 彩色电视的理论基础 若用2个单位红基色光、2个单位绿基色光和2个单位蓝基色光相加，混合得到 2光瓦的 白光，以此类推，只要三基色的比例不变，色调就不变，但其亮度是变化的。亮度方程是彩色图像进行三基色分解、重

10、现和进行编码传输的基本依据，是一个很重要的公式。在PAL制，显像三基色和NTSC制略有不同，即当三色系数相同时，混成的标准白光是D65白光。因此其亮度方程变为:但由于NTSC制使用比较早，PAL制在进行亮度计算时，沿用了式(2-1)亮度方程。当然结果自然有一些误差，但在主要特性上仍然满足视觉对亮度的要求。第16页，本讲稿共91页第17页，本讲稿共91页2.2 彩色视频 图像信号 2.2 彩色视频 图像信号 2.2 彩色视频 图像信号 第18页，本讲稿共91页 2.2.1.亮度信号及色差信号亮度信号及色差信号 在在彩彩色色广广播播电电视视系系统统中中，五五彩彩缤缤纷纷的的彩彩色色景景物物，通通过

11、过摄摄像像机机转转换换为为三三个个基基色色电电信信号号，然然后后经经校校正正、编编码码处处理理，将将三三个个基基色色电电信信号号转转换换成成一一个个亮亮度度信信号号和和两两个个色色差差信信号号，再再经经过过信信号号处处理理，变变成成彩彩色色全全电电视视信信号号。然然后后再再把把彩彩色色视视频全电视信号频全电视信号“载载”到射频上发射出去。到射频上发射出去。可可见见，彩彩色色广广播播电电视视系系统统传传输输的的并并不不是是三三基基色色信信号号，而是一个亮度信号和两个色差信号。为什么呢？而是一个亮度信号和两个色差信号。为什么呢？首先从以下几个方面考虑首先从以下几个方面考虑:2.2 彩色视频图像信号

12、第19页，本讲稿共91页 考考虑虑到到彩彩色色电电视视要要能能收收到到黑黑白白电电视视信信号号（称称彩彩色色电电视视与与黑黑白白电电视视兼兼容容），黑黑白白电电视视也也要要能能收收到到彩彩色色电电视视信信号号（称称黑黑白白电电视视与与彩彩色色电电视视逆逆兼兼容容）。从从这这一一点点出出发发，要要求求彩彩色色电电视视系系统统也也要要传传送送一一个个只只反反映映黑黑白白图图像像的的信信号号称称亮亮度度信信号号，它的一切特性应该和黑白电视信号相同。它的一切特性应该和黑白电视信号相同。由由于于单单独独传传送送了了一一个个反反映映图图像像明明暗暗的的亮亮度度信信号号，而而三三基基色色信信号号中中的的亮亮

13、度度就就可可以以扣扣除除，这这样样就就得得到到了了三三个个色色差差信信号号。而而这这三三个个色色差差信信号号并并不不是是相相互互独独立立的的，其其中中的的任任何何一一个个都都可可以以由由其其他他两两个个合合成成，因因此此，选选择择其其中中两两个个即即可可。广广播播电电视视系系统统选择了选择了 和和 。2.2 彩色视频图像信号第20页，本讲稿共91页1.亮度信号还可以写成如下形式:也称为亮度信号。2.2 彩色视频图像信号第21页，本讲稿共91页从原理上讲，在三个色差信号中任意选择两个都可以，在现行的彩色电视广播系统中，选用了和。即彩色视频图像信号，包含一个与黑白电视完全相同的亮度信号，还有两个色

14、差信号。2.色差信号 色差信号是指基色信号与亮度信号之差，其表达式如下 2.2 彩色视频图像信号第22页，本讲稿共91页亮亮、色色度度信信号号的的频频谱谱如如图图2-2-5 5（a a）（b b）所所示示。由由图图可可见见，其其频频谱谱分分布布完完全全相相同同，并并具具有有以下三个重要特点以下三个重要特点 频频谱谱是是由由以以行行频频及及其其谐谐波波为为中中心心的的一一束束束束离离散散的的、梳梳状状的的、金字塔型的谱线群组成。金字塔型的谱线群组成。2.2.2 亮、色信号的频谱亮、色信号的频谱 图2-5亮、色信号的频谱分布2.2 彩色视频图像信号第23页，本讲稿共91页 随随着着行行频频谐谐波波

15、次次数数的的增增高高，主主谱谱线线幅幅度度逐逐渐渐减减小小，而而且且主主谱线两侧的副谱线也很快衰减。谱线两侧的副谱线也很快衰减。信信号号的的频频谱谱高高度度集集中中在在行行频频谐谐波波附附近近很很窄窄的的范范围围内内，各各束束谱线群之间有谱线群之间有60%60%的空隙存在。的空隙存在。图2-5亮、色信号的频谱分布2.2 彩色视频图像信号第24页，本讲稿共91页这里必须指出，由于它们都是从同一个景物的三基色信号中派生出来的，它们所占的频带宽度和频谱结构是完全一致的，它们各自的视频带宽是6MHz，则信号总带宽还是18MHz。因为黑白电视仅传送一个亮度信号，其视频带宽为6MHz，为了使彩色电视与黑白

16、电视兼容，其视频带宽也只能是6MHz。这样看来彩色电视中一个亮度、两个色差信号若在6MHz范围内顺利地、互不干扰地传输，还要采取一定的措施。人们想到了利用频谱搬移的方法，将亮、色信号的频谱错开。2.2 彩色视频图像信号第25页，本讲稿共91页如果将色差信号的频谱向右搬移半行，色差信号的频谱恰好与亮度信号频谱错开，如图2-5（c）所示。图2-5亮、色信号的频谱分布2.2 彩色视频图像信号第26页，本讲稿共91页实现频谱向右搬移半行的方法：如何实现频谱向右搬移半行的呢？其方法是将色差信号对一个频率和亮度信号的载频相差半行的载频进行调制，色差信号的频谱就能向右搬移半行，然后均匀镶嵌在一起，如图2-6

17、（a）（b）所示。2.2 彩色视频图像信号图2-6全电视信号的频谱分布第27页，本讲稿共91页图2-6全电视信号的频谱分布2.2 彩色视频图像信号第28页，本讲稿共91页由图可见，如果简单地将色差信号的频谱向右搬移半行，色差信号的频谱范围就会超出亮度信号频谱范围半行，色差信号的频谱向右搬移半行，其频谱范围超出亮度信号频谱范围半行，即超出了6MHz的范围。所以，要想将色差信号均匀地镶嵌在亮度信号频谱之间，并且不超出亮度信号频谱的范围，就应该考虑对色差信号的频带进行压缩，图2-6全电视信号的频谱分布2.2 彩色视频图像信号第29页，本讲稿共91页 2.2.3 色度信号的频带压缩及高频混合色度信号的

18、频带压缩及高频混合色度信号的频带压缩及高频混合色度信号的频带压缩及高频混合 人眼对彩色细节的分辨能力较差，在传送彩色景象时，只在粗线条、大面积的部分传送彩色，而细节部分不传送彩色，人眼对图像的彩色感觉仍然很清晰。1.大面积着色原理2.2 彩色视频图像信号第30页，本讲稿共91页 2.2.3 色度信号的频带压缩及高频混合色度信号的频带压缩及高频混合 人眼对明暗细节的分辨能力很强，因此亮度信号不能压缩，人眼对明暗细节的分辨能力很强，因此亮度信号不能压缩，而对于彩色信号，人们做了大量的实验，用而对于彩色信号，人们做了大量的实验，用1.3MHz的窄带的窄带来传送，达到大面积的地方（低频部分）着色，细节

19、部分用来传送，达到大面积的地方（低频部分）着色，细节部分用亮度代替，实践证明重现的彩色图像亮度代替，实践证明重现的彩色图像98%的人是比较满意的。的人是比较满意的。因此在接收端所恢复的彩色图像的三个基色信号，低频部分因此在接收端所恢复的彩色图像的三个基色信号，低频部分（01.3MHz）的频率分量有彩色，而高频部分（）的频率分量有彩色，而高频部分（1.36MHz）的频率分量没有彩色，由亮度信号来补充。）的频率分量没有彩色，由亮度信号来补充。2.色、亮高频混合2.2 彩色视频图像信号第31页，本讲稿共91页 2.2.4 亮、色频谱间置亮、色频谱间置 由于色差信号的频带压缩到了1.3MHz，所以它就

20、可以向右搬移半行，与亮度信号频谱错开，均匀地镶嵌在亮度信号频谱之间，称为频谱间置，并且不会超出亮度信号频谱的范围，达到了在黑白电视规定的视频带宽（6MHz）内同时传送亮、色信号的目的。2.2 彩色视频图像信号图2-61压缩以后全电视信号的频谱分布第32页，本讲稿共91页 彩色电视系统选择了4.43MHz作为彩色的载波，用色差信号对载波进行双边带调幅，将它们的频谱搬移到4.43MHz附近。如图2-6（a）所示。然后将其频谱镶嵌在亮度信号频谱的空隙中，如图2-6（b）所示。为了区别图像载频，通常称色差信号的载波为副载波，用表示。2.2.4 亮、色频谱间置亮、色频谱间置 2.2 彩色视频图像信号图2

21、-61压缩以后全电视信号的频谱分布第33页，本讲稿共91页将色度信号对进行双边带调幅后，上边带为4.431.35.73MHz；下边带为4.431.33.13MHz，其频谱能量分布也可以用图2-7表示。图2-7 亮、色信号频谱分布2.2 彩色视频图像信号第34页，本讲稿共91页 2.2.5 2.2.5 标准彩条信号标准彩条信号 标准彩条是确定彩色电视接收机的技术指标和性能的一种测试信号。它是由彩条信号发生器产生的八条等宽的彩色竖条，其彩色依次为白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑，如图2-8(a)所示。彩条如果显示在黑白电视机荧光屏上，则为自左至右，按亮度递减的八条竖条。如图所示。2.2 彩色视频图像

22、信号第35页，本讲稿共91页 2.2.5 标准彩条信号标准彩条信号 标准彩条常用四位数码来表示，如10001000彩条第三位和第四位数字，则分别表示组成各彩条时，相应各基色信号的最大值和最小值。第一位和第二位数字，分别表示组成白条和黑条时，各基色信号的最大值和最小值。2.2 彩色视频图像信号第36页，本讲稿共91页 图2-8所示的是10001000彩条的波形，可见它们都是由三个基色信号组合而成的，三个基色信号的电平最大值为1，最小值为0，如图（b）、（c）、(d)所示。因此称它们为100饱和度、100幅度的彩条信号，简称100彩条信号。2.2.5 标准彩条信号标准彩条信号标准彩条信号标准彩条信

23、号 图2-810001000彩条信号波形2.2 彩色视频图像信号第37页，本讲稿共91页彩条的亮度和色度信号电平值，列入表2-1中。信号色别VRVGVBVYVR-YVG-YVB-Y白1.01.01.01.00000黄1.01.000.890.110.110.89青01.01.00.700.700.300.30绿01.000.590.590.410.59品1.001.00.410.590.410.59红1.0000.300.700.300.30蓝001.00.110.110.110.89黑00000002.2 彩色视频图像信号第38页，本讲稿共91页根据这些电平数值分别做出亮度信号和色差信号波形

24、，如图2-8（a）、（b）、（c）、（d）、（e）、（f）、（g）所示。100彩条信号彩条信号幅度很大、饱和度很高，反映到电视屏幕上效果并不好，我国彩色电视广播采用1000750彩条，作为彩色电视的测试信号。它是由欧洲广播联盟（EBU）提出，故又称EBU彩条。1000750彩条2.2 彩色视频图像信号第39页，本讲稿共91页2.3 电视信号 传输制式 2.3 电视信号 传输制式 第40页，本讲稿共91页2.3 电视信号传输制式 扫描方式 场频、行频 频道带宽 射频带宽 视频带宽 图像调制方式 伴音调制方式 图像载频与伴音载频之差 图像调制极性等 广播电视制式是指电视系统的体制和标准。它主要包括

25、以下几方面的内容：以上这些指标有一项不同，就构成了一种不同的制式。第41页，本讲稿共91页 2.3.1 黑白电视制式概述黑白电视制式概述 世界各国黑白电视制式差别比较大，为了便于区别，根据技术指标的不同，分别用A、B、C、D、E、G、H、I、K、L、M、N十一种来表示。2.3 电视信号传输制式 第42页，本讲稿共91页表表3-1黑白电视制式主要内容一览表参数扫描行数（行）频 道带宽（MHz）视频带宽（MHz）图像与 伴音载频差（MHz）残留边带（MHz）图像调制极性伴音调制方式主要使用的国家A405533.50.75+调幅英国B62585+5.50.75调频澳大利亚荷兰智利C62576+5.5

26、0.75+调幅比利时D62586+6.50.75调频中国前苏联、匈牙利E619141011.152+调幅德国G62566+6.50.75调频意大利H62565+5.51.25调频南斯拉夫I62565.5+61.25调频英国K62586+6.50.75调频中国前苏联匈牙利L62586+6.51.25+调幅法国M52584.2+4.50.75调频美国、日本加拿大N62564.2+4.50.75调频阿根廷可见，七种指标中有一种不同，就构成一种制式。我国黑白电视采用的是625行/50场的D/K制。七七种种指指标标中中有有一一种种不不同同，就就构构成成一一种种制制式式。我我国国黑黑白白电电视视采采用用的

27、的是是625行行/50场场的的D/K制制。我我国国黑黑白白电电视视采采用用的的是是D/K制制，扫扫描描方方式式为为隔隔行行扫扫描描、场场频频为为50HZ、行行频频15625HZ、频频道道带带宽宽为为8MHz、视视频频带带宽宽为为6MHz、图图像像调调制制方方式式为为残残留留边边带带调调幅幅制制、伴伴音音调调制制方方式式为为双双边边带带调调频频、图图像像载载频频与与伴伴音音载载频频之之差差为为6.5 MHz、图像调制极性为负极性。、图像调制极性为负极性。第43页，本讲稿共91页表表3-1黑白电视制式主要内容一览表参数扫描行数（行）频 道带宽（MHz）视频带宽（MHz）图像与 伴音载频差（MHz）

28、残留边带（MHz）图像调制极性伴音调制方式主要使用的国家A405533.50.75+调幅英国B62585+5.50.75调频澳大利亚荷兰智利C62576+5.50.75+调幅比利时D62586+6.50.75调频中国前苏联、匈牙利E619141011.152+调幅德国G62566+6.50.75调频意大利H62565+5.51.25调频南斯拉夫I62565.5+61.25调频英国K62586+6.50.75调频中国前苏联匈牙利L62586+6.51.25+调幅法国M52584.2+4.50.75调频美国、日本加拿大N62564.2+4.50.75调频阿根廷可见，七种指标中有一种不同，就构成一种

29、制式。我国黑白电视采用的是625行/50场的D/K制。第44页，本讲稿共91页 2.3.2 2.3.2 彩色电视制式概述彩色电视制式概述彩色电视制式概述彩色电视制式概述 彩色电视是在黑白电视的基础上发展起来的，按它们的使用关系，彩色电视制式可分为兼容制与非兼容制两大类。黑白电视机能接收彩色电视信号称为兼容，彩色电视机能接收黑白电视信号称之为逆兼容。为了达到兼容的目的，彩色电视必须具备黑白电视相应的特性。2.3 电视信号传输制式 第45页，本讲稿共91页 NTSC制（美国制）PAL制（西德制）SECAM制（法国制）目前世界上用于模拟广播电视的有三大兼容制式 不同彩色电视制式的特点如表2-2。2.

30、3 电视信号传输制式 第46页，本讲稿共91页表2-2 不同彩色电视制式的特点一览表参数我国暂行标准NTSCPALSECAM频道宽度（MHz）8678声音载频与图像载频差（MHz）6.54.55.56.5半音调制方式调频调频调频调幅色幅载频（MHz）4.43+3.58-4.43+4.43+色幅载频的调制方式逐行倒相正交平衡调幅正交平衡调幅逐行倒相正交平衡调幅调幅视频带宽（MHz）64.256视频信号的调制极性负极性负极性负极性正极性伴音载频与色副载频差（MHz）2.07-0.92+1.07-2.07-水平扫描频率（Hz）1562515734+1562515625垂直扫描频率（Hz）5060-5

31、050每幅行数625525625625表2-2 不同彩色电视制式的特点第47页，本讲稿共91页NTSC制是1953年美国研制成功的世界上最早的兼容性彩色电视制式，PAL制和SECAM制都是为了克服NTSC制的缺陷，从NTSC制的基础上派生出来的。我国彩色电视广播采用的是PAL制，但由于PAL制是从NTSC制的基础上派生出来的，所以在研究PAL制之前，首先讨论NTSC制。2.3 电视信号传输制式 第48页，本讲稿共91页 2.3.3 NTSC制制 彩色电视不同制式的区别标志是两个色差信号对副载波的调制方式的不同。2.3 电视信号传输制式 NTSC制称正交平衡调幅制。第49页，本讲稿共91页 2.

32、3.3 NTSC制制 1.正交平衡调幅制色度信号2.3 电视信号传输制式 平衡调幅为抑制掉载波的调幅，其波形如图3-2-1A(d)、(h)所示。（c）、（g）为正常调幅波。第50页，本讲稿共91页图2-5调幅波的频谱2.3 电视信号传输制式 将将色色差差信信号号的的频频谱谱搬搬移移到到副副载载波波（4.43MHz）附附近近亮亮度度频频谱谱的的两行之间两行之间 为为了了抑抑制制掉掉载载波波，节节省省功功率率、减减少干扰。少干扰。NTSC制用色差信号对副载波进行平衡调幅的目的有两个：（1）平衡调幅A正常调幅波的频谱A平衡调幅波的频谱调幅波的频谱第51页，本讲稿共91页2.3 电视信号传输制式 由于

33、需要处理的色差信号有两个，若把它们同时调制到一个副载波上，势必会造成干扰，而且无法分离，NTSC采用正交平衡调幅制，将两个色差信号分别调制在频率相同、相位相差900的两个副载波上，是一种很简便的调制方法。（2）正交平衡调幅第52页，本讲稿共91页将色差信号和B-Y调制在频率相同、相位相差900的两个副载波上，称正交平衡调幅，这种调幅方式，可以实现两个色差信号相互不干扰地同时传送的体制，称正交平衡调幅制，图2-9示出正交平衡调幅方框图。2.3 电视信号传输制式 图2.9正交平衡条幅方框图（3）正交平衡调幅制色度信号的形成色度信号形成方框图第53页，本讲稿共91页色度信号表达式图中用表示红色差信号

34、的平衡调幅波，用表示蓝色差信号的平衡调幅波，与混合成正交平衡调幅波2.3 电视信号传输制式 图2.9正交平衡条幅方框图第54页，本讲稿共91页上式称NTSC制色度信号表达式，可以用矢量图表示。矢量的长度代表色度信号的振幅，代表的相角。2.3 电视信号传输制式 图2.9 正交平衡条幅矢量图 第55页，本讲稿共91页将上式改写成模和相角的形式2.3 电视信号传输制式 上式表明，NTSC制的已调色度信号是一个既调幅、又调相的双重调制信号。第56页，本讲稿共91页其振幅 的大小反映了彩色的饱和度，相角 的大小反映了彩色的色调（因为它由两个色差信号的比值决定）。因此，可以说正交平衡调幅制，是用色度信号的

35、幅度来传送色饱和度信息，用色度信号的相角来传送色调信息。2.3 电视信号传输制式 第57页，本讲稿共91页（4 4）色度信号的压缩）色度信号的压缩）色度信号的压缩）色度信号的压缩 以上讨论了NTSC制对色度信号的处理方法，处理后的信号要和亮度信号、消隐信号、同步信号叠加起来形成彩色全电视信号。但是叠加后红条和蓝条超过同步头很多，将严重影响同步头之间的时间关系，因而影响接收机图像信号的稳定性。因此，在与亮度信号叠加之前，先将红色差信号 和蓝色差信号 分别压缩为0.877和0.493，压缩以后的差信号分别用V和U表示，即2.3 电视信号传输制式 第58页，本讲稿共91页 两个正交分量压缩后，各种彩

36、色电平和相角与原来相比都有了变化，很自然会影响色度信号的色调和色饱和度。为了不失真地解调出三基色信号，到接收端解调之前，要恢复复两个色差信号。2.3 电视信号传输制式 第59页，本讲稿共91页 （5 5）压缩后的彩条矢量图）压缩后的彩条矢量图）压缩后的彩条矢量图）压缩后的彩条矢量图 2.3 电视信号传输制式 压缩后的彩条矢量如图2-10所示。矢量长度表示彩色的饱和度，矢量相角则表示彩色的色调，矢量越长，颜色的饱和度越深，反之亦然。电视系统的特性，可以用一种专门测量色度信号矢量的示波器，通过对以上标准彩条矢量的测试来确定。图2-10压缩后的彩条矢量图第60页，本讲稿共91页 2.色同步信号色同步

37、信号 (1)(1)色同步信号的作用色同步信号的作用色同步信号的作用色同步信号的作用 色色同同步步信信号号的的作作用用是是作作为为接接收收机机副副载载波波发发生生器器的的频频率率和和相相位位基基准准，即即用用它它去去控控制制接接收收机机中中副副载载波波恢恢复电路振荡频率，使之与发送端同频同相。复电路振荡频率，使之与发送端同频同相。2.3 电视信号传输制式 第61页，本讲稿共91页色色同同步步信信号号是是在在传传送送彩彩色色电电视视信信号号的的同同时时，传传送送911个个周周期期的的基基准准副副载载波波，并并安安置置在在行行消消隐隐脉脉冲冲的的后后肩肩上上，其其前前沿沿滞滞后后于于行行同同步步脉脉

38、冲冲前前沿沿5.6s，幅幅度度与与行行、场场同同步步脉脉冲冲的的幅幅度度相相同同，如图如图2-11（a）所示。）所示。2.3 电视信号传输制式（2 2）色同步信号的形成）色同步信号的形成）色同步信号的形成）色同步信号的形成第62页，本讲稿共91页 色色同同步步信信号号也也是是一一种种色色度度信信号号，因因为为它它也也有有一一定定的的幅幅度度和和角角度度，即即色色饱饱和和度度和和色色调调，但但到到底底是是什什么么颜颜色色我我们们没没必必要要去去关关心心它它，因因为为色色同同步步信信号号是是在在扫扫描描逆逆程程期期间间传传送送的的，颜颜色色已已经经没没有有意意义义。我我们们所所关关心心的的是是它它

39、的的相相位位，因因为为它它要要对对接接收收机机的的副副载载波波振振荡荡器器进进行行“锁锁相相”，使使副副载载波波振振荡荡器器产产生生与与发发送送端端同同频频、同同相相的的信信号号。在在NTSC制制中中，规规定定色色同同步步矢量位于矢量位于 轴的负方向上，与轴的负方向上，与 信号相差信号相差1800，与，与信号相差信号相差90900 0，它们的矢量，它们的矢量关系如图关系如图2-112-11（b b）所示。）所示。2.3 电视信号传输制式 第63页，本讲稿共91页（3）色同步信号的数学表达式）色同步信号的数学表达式）色同步信号的数学表达式）色同步信号的数学表达式 色同步信号可以用下式表示:2.3

40、 电视信号传输制式 第64页，本讲稿共91页 3.彩色视频全电视信号彩色视频全电视信号 压缩后的彩色视频全电视信号如图2-12所示。（a）（b）分别为已调色度信号的两个分量 和 的波形(c)为已调色度信号和色同步信号 的波形；(d)为亮度信号和同步信号 的波形；图21210001000彩条形成彩色全电视信号波形(压缩后)第65页，本讲稿共91页 3.彩色视频全电视信号彩色视频全电视信号(e)(e)为为彩彩色色视视频频全全电电视视信信号号的的波波形形。图图中中亮亮度度信信号号和和彩彩色色全全电电视视信信号号都都是是正正极性的。极性的。彩彩色色视视频频全全电电视视信信号号包包括括：色色度度信信号号

41、、亮亮度度信信号号、消消隐隐信信号号、行行场场同同步步信信号号和和彩彩色色同同步步信信号号，用用FBAS表示。表示。图21210001000彩条形成彩色全电视信号波形(压缩后)第66页，本讲稿共91页以上讨论的是正交平衡调幅方式的基本原理，可以说是625行的NTSC制，实际上美国、日本、加拿大等国家使用的NTSC制的亮度信号的带宽为4.2MHz；色差信号的带宽为0.5MHz，并且上、下边带是不等的，上边带为0.5MHz，下边带为1.3MHz。这种制式，称为525行的NTSC制。这里不再讨论。2.3 电视信号传输制式 第67页，本讲稿共91页 4.NTSC制的主要优、缺点制的主要优、缺点制的主要

42、优、缺点制的主要优、缺点 NTSC制最主要的优点是兼容效果好。亮度信号与色度信号频谱以最大间距半行频错开，亮度信号与色度信号的互相串扰小，图像质量好，编码、解码过程简单，易于集成化。（1）主要优点2.3 电视信号传输制式 NTSC制的主要缺点是，微分相位失真和微分增益失真。（2）主要缺点第68页，本讲稿共91页2.3 电视信号传输制式 微分相位（微分相位（DPDP）失真）失真传传输输通通道道的的非非线线性性特特性性，会会引引起起已已调调色色度度副副载载波波相相位位的的失失真真，称称为为微微分分相相位位（DPDP）失失真真。由由于于NTSCNTSC制制，是是用用彩彩色色矢矢量量的的相相角角代代表

43、表色色调调，因因此此，已已调调色色信信号号的的相相位位失失真真将将明明显显地地影影响响重重现现彩彩色色的的色色调调，而而人人眼眼对对色色调调失失真真很很敏敏感感。因因此此，在在NTSCNTSC制制中中规规定定微分相位的容限为微分相位的容限为120120，这是，这是NTSCNTSC制的主要缺点。制的主要缺点。第69页，本讲稿共91页 微分增益（微分增益（DGDG）失真）失真 由由于于色色度度信信号号是是“载载”到到亮亮度度信信号号上上的的，当当传传输输系系统统存存在在着着非非线线性性时时，亮亮度度信信号号的的变变化化会会引引起起色色度度已已调调波波幅幅度度的的变变化化，这这种种色色度度信信号号的

44、的振振幅幅增增益益随随着着亮亮度度信信号号电电平平高高低低而而产产生生的的大大小小变变化化，称称为为微微分分增增益益（DG）失失真真。而而NTSC制制是是用用彩彩色色矢矢量量的的幅幅度度代代表表色色饱饱和和度度的的，所所以以，色色度度信信号号的的幅幅度度失失真真将将影影响响重重现现彩彩色色的的饱饱和和度度，所所以以NTSC制制规规定定微微分增益失真的容限为分增益失真的容限为30。2.3 电视信号传输制式 第70页，本讲稿共91页 2.3.4 PAL制制 PAL是是“Phase Alternation Line”（逐逐行行倒倒相相）的的缩缩写写词词。为为了了克克服服NTSC制制的的相相位位失失真

45、真而而引引起起的的色色调调失失真真，1962年年联联邦邦德国首先提出了发送端将色度信号的分量逐行倒相。德国首先提出了发送端将色度信号的分量逐行倒相。按对色度信号的处理方式按对色度信号的处理方式:2.3 电视信号传输制式 PAL制又称为逐行倒相正交平衡调幅制。第71页，本讲稿共91页 1.PAL 1.PAL制的色度信号制的色度信号制的色度信号制的色度信号 （1）PAL制色度信号矢量图PAL制与NTSC制所不同的就是将红色差信号 分量进行了逐行倒相，其矢量如图2-13所示。由图可见，第 行与NTSC制完全一样，第 +1行的 分量倒相1800。（2）PAL制色度信号表达式PAL制色度信号的数学表达式

46、如下 2.3 电视信号传输制式 或者表示为 式中式中 称开关函数，逐行取值为称开关函数，逐行取值为11。第72页，本讲稿共91页已调色度信号的分量V 或者说 分量 ，在开关函数 的作用下逐行倒相。若将图2-13中的(a)(b)合成一个图，如图2-13（c）所示。通常，我们把未倒相的行，称为 NTSC 行或者 n 行，2.3 电视信号传输制式 图2-13 PAL制色度信号矢量图用 FN 表示；而把倒了相的行，称为PAL行或者 P 行，用 Fn+1表示。可见，对于任意色度信号是以 U 轴为基准的镜像信号。第73页，本讲稿共91页2.3 电视信号传输制式（3）FV逐行倒相补偿相位失真的原理假设传送的

47、第 n 行为 NTSC行，其色度信号 Fn 经传输以后，变为 ，如图2-14(a)所示。由图可见，的相角 比超前了 (也可能滞后)，这是由于传输通道的非线性或其他原因，使 产生了相位失真，因此，重现的色度信号的色调就产生了失真。FV逐行倒相补偿相位失真的示意图第74页，本讲稿共91页2.3 电视信号传输制式 但PAL制的第 Fn+1 行的 FV倒相1800，使 FV 成为以U轴为基准的Fn+1 的镜像信号。在传输过程中，PAL行色度矢量Fn+1和 Fn 行失真方向是一致的，如图2-14(a)所示。接收端接收机把PAL行的V矢量再倒相1800，于是产生了 色度，如图2-14(b)所示。可见,PA

48、L制相邻两行色度信号将是 与 ，它们正好对称于F的两旁，将它们相加，再经平均后，可准确地重现原有彩色。如图2-14(b)所示。FV逐行倒相补偿相位失真的示意图第75页，本讲稿共91页由于色度矢量的幅度代表着色饱和度，因此，PAL制是以色饱和度的下降为代价，换取了色调的稳定，人眼对饱和度的变化不太敏感。PAL制在发送端将FV分量进行逐行倒相，收端将倒了相的FV分量再倒回来，倒了相的PAL行和未倒相的NTSC行进行矢量相加后再平均，这样就可以抵消色度信号在传输过程中引入的相位失真。因此，PAL制相位失真的容限可以增加到。FV逐行倒相补偿相位失真的示意图2.3 电视信号传输制式 第76页，本讲稿共9

49、1页PAL制色同步信号的作用有两个：制色同步信号的作用有两个：为接收机副载波恢复电路提供频率、相位基准。为接收机副载波恢复电路提供频率、相位基准。识别识别 F FV V 分量是否倒相分量是否倒相。2.PAL 2.PAL制色同步信号制色同步信号制色同步信号制色同步信号2.3 电视信号传输制式（1）PAL制色同步信号的作用第77页，本讲稿共91页 数学表达式数学表达式 参参照照NTSC制制，色色度度信信号号与与色色同同步步信信号号的的关关系系，再再根根据据PAL制制逐逐行行倒倒相相色色度度信信号号与与色色同同步步信信号号的的关关系系，可可以以写写出出色同步信号的数学表达式如下：色同步信号的数学表达

50、式如下：2.3 电视信号传输制式（2）PAL制色同步信号的数学表达式与矢量图 色色同同步步信信号号初初相相位位是是1351350 0时时说说明明发发送送端端发发的的是是倒倒了了相相的的PALPAL行，行，+135+1350 0时发送端发的是未倒相的时发送端发的是未倒相的NTSCNTSC行。行。第78页，本讲稿共91页 矢量图矢量图2.3 电视信号传输制式 PAL制色同步信号和制色同步信号和NTSC制一样，是插在行消隐的后肩上传送制一样，是插在行消隐的后肩上传送的。由的。由101个周期的副载波组成，见图个周期的副载波组成，见图2-15（b）所示。由图可见）所示。由图可见PAL行和行和NTSC行的