【正文】 開 。 那么 , 如何使亮度 、 色度共用 6MHz 為解決這一問題 , 我們先介紹一下有關(guān)頻譜分析的概念 。 頻譜就是電信號(hào)的能量按頻率的分布 , 也就是信號(hào)的頻域表示法 。 對(duì)于給定的信號(hào)波形 (時(shí)域表示 )求出其頻譜 (頻域表示 )叫做頻譜分析 。 基本的方法是付氏級(jí)數(shù)展開法 。 實(shí)際上 , 所有周期信號(hào)的頻譜都是離散譜 , 而所有非周期信號(hào)的頻譜都是連續(xù)譜 。 必須指出 , 信號(hào)的頻譜和通道的幅頻特性是崐兩個(gè)不同的概念 , 前者是信號(hào)本身的屬性 , 后者則是電路 (放大器 、 濾波器等 )的特性 。 ? 由于采用了周期性掃描 , 所以黑白電視圖像信號(hào)可以看成是周期性的 。 因而 , 它們的頻譜集中在行頻各次諧波附近 , 且是一簇一簇的離散譜 , 信號(hào)中的諧波頻率越高 , 其幅頻衰減越大 , 雖然它們占據(jù) 0～ 6 MHz , 但在各譜線之間的一段間隔內(nèi)并無譜線 。 同亮度信號(hào)一樣 , 色度信號(hào)也具有同樣的周期性 , 因?yàn)樗彩前赐粠l和行頻掃描出來的 , 所以色度信號(hào)的譜線也是一群一群的離散譜 , 群與群之間的間距也是行頻 。 因此 , 可以在亮度信號(hào)的頻譜間隙里穿插色度信號(hào)的頻譜 。 或者說 , 色度信號(hào)的頻譜 , 正如農(nóng)作物的間種法一樣 , 可以使它們相互錯(cuò)開 。 ? 實(shí)現(xiàn)頻譜間置最簡(jiǎn)單的方法是將色差信號(hào)進(jìn)行一次調(diào)制 , 只要適當(dāng)選擇其調(diào)制載頻便可以使已調(diào)色差信號(hào)的頻譜與亮度信號(hào)頻譜交錯(cuò) , 如圖 41所示 。 其中 , 色差信號(hào)調(diào)制所用載波信號(hào)稱為副載波 , 我國彩色電視所選擇的副載波頻率為 fSC = 618 75 MHz, 圖 41示出的副載波頻率 fSC正好是行頻 fH的 , 因此 , 可將色差信號(hào)頻譜搬到亮度頻譜間隔的中央 , 接收機(jī)能夠根據(jù)它們頻率分量不同 , 而將它們分離 ,合理使用了 6MHz , 有利于兼容 。 圖 41 頻譜交錯(cuò) ? 彩色電視全射頻電視信號(hào)頻域圖 。 ? 彩色全電視信號(hào) (FBAS)是由黑白全電視信號(hào)與色度信號(hào)疊加而成的 , 仍采用殘留邊帶發(fā)送 , 它與高頻伴音信號(hào)合在一起稱為彩色電視全射頻電視信號(hào) , 其頻譜示意圖如圖 42所示。由圖可見 , 其頻帶寬度和頻道劃分與黑白電視完全一樣 , 僅在高頻端色差信號(hào)對(duì)副載波是雙邊帶調(diào)幅 , 由上可知 , 色度信號(hào)與亮度信號(hào)頻譜交錯(cuò) , 互不干擾 , 所以 , 黑白、彩色電視完全可以兼容。 圖中 , fS仍表示 FM制伴音信號(hào)載頻 , 它比圖像載頻 fP仍高 MHz 兼容制彩色電視制式 ? 正交調(diào)制解調(diào)基本原理 。 ? 前面我們已經(jīng)介紹過的頻譜間置概念 , 僅是一個(gè)色差信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的情況 , 而實(shí)際上有兩個(gè)色差信號(hào) , 怎樣把兩個(gè)色差信號(hào)同時(shí)調(diào)制到一個(gè)彩色副載頻上 又如何將這兩個(gè)色差信號(hào)的頻譜相互錯(cuò)開呢 正交調(diào)制是一種簡(jiǎn)便且行之有效的方法 , 它是將兩個(gè)色差信號(hào) (RY)和 (BY)分別調(diào)制在頻率相同 , 相位相差90176。的兩個(gè)色副載波上 , 再將兩個(gè)輸出加在一起。 在接收機(jī)中 , 則根據(jù)相位的不同 , 從合成的副載波已調(diào)信號(hào)中可分別取出兩個(gè)色差信號(hào) , 因此 , 這種調(diào)制既能在一個(gè)副載波上互不干擾地傳送而且便于解調(diào)分離 , 又不增加頻帶。為了減小副載波對(duì)圖像的光點(diǎn)干擾 , 這里采用平衡調(diào)幅制 , 即采用抑制副載波的調(diào)幅式。 ? 色差信號(hào)的正交平衡調(diào)制的方框圖如圖 4 3所示 , 它由兩個(gè)平衡調(diào)幅器 , 副載波 90176。移相器和線性相加器等部分組成。 實(shí)際上 , 平衡調(diào)幅器是一個(gè)乘法器 , 它的輸出是兩個(gè)輸入信號(hào)的乘積。 圖 43 正交平衡調(diào)制原理 ? 設(shè)基準(zhǔn)副載波的幅值為 1, 色差信號(hào) (BY)與基準(zhǔn)副載波 sinωSCt在 (BY)平衡調(diào)幅器中相乘后 , 輸出藍(lán)色度分量 (BY) sinωSCt, 基準(zhǔn)副載波 sinωSCt經(jīng) 90176。 移相后 , 變成 sinωSCt, 它與色差信號(hào) (RY)在(RY)平衡調(diào)幅器中相乘后 , 輸出紅色度分量 (RY) cosωSCt, 它們相互正交 , 在線性相加器中相加 , 就得到色度信號(hào)為 ? F=(BY)sinωSC t+(RY) cosωSCt (412) ? 顯然 , 色度信號(hào)是兩個(gè)已調(diào)色差信號(hào)即兩個(gè)色度分量的矢量和。 圖 4 3(b)畫出了色度信號(hào) F的矢量圖 , 圖中對(duì)角線的長度代表色度信號(hào) F的幅值 , 而 φ是 F的相角 , 其矢量式為 YBYRatct gYRYBFFYRYBF???????????????22)()()()((413) 由此可見 , 彩色圖像的色度信息全部包含在色度信號(hào)的振幅與相角之中 , 取決于色度信號(hào)的幅值 , 因此 , 它決定了所傳送彩色的飽和度 , 而相角 φ取決于色差信號(hào)的相對(duì)比值 , 因而它決定了彩色的色調(diào) , 這就是說 , 色度信號(hào)既是一個(gè)調(diào)幅波 , 又是一個(gè)調(diào)相波 , 色飽和度是利用已調(diào)副載波的幅值來傳送的 , 而色調(diào)是利用已調(diào)副載波的相位來傳送的。 F ? 由于平衡調(diào)幅波的包絡(luò)不再是原來調(diào)制信號(hào)的波形 , 因此 , 不能用包絡(luò)檢波的方法檢出調(diào)制信號(hào) 。 所以 , 要將色度信號(hào) F還原為 (BY)和 (RY)兩個(gè)色差信號(hào) , 則必須用正交解調(diào)器 , 它實(shí)際上也是一種乘法器 , 因此 , ? 正交解調(diào)器也稱為乘法檢波器。 在接收機(jī)中 , 要實(shí)現(xiàn)乘法檢波 , 必須產(chǎn)生彩色副載波 , 它的頻率和相位要嚴(yán)格地和正交平衡調(diào)制器中的彩色副載波一致。 并同樣地分成兩個(gè)互相垂直的分量 , 然后將副載波的這兩個(gè)分量分別和已調(diào)色度信號(hào)相乘 , 再經(jīng)低通濾波器取出色差信號(hào)。 乘積式同步解調(diào)器 (正交解調(diào) )原理框圖如圖 4 4所示。 圖 44 正交解調(diào)原理方框圖 ? PAL制 、 NTSC制和 SECAM性與不同特點(diǎn) ? 簡(jiǎn)單地講 , 當(dāng)今世界三大彩色電視廣播制式的共性是 : 它們都與原來的黑白電視相兼容 , 且都是用攝像機(jī)攝取三基色信號(hào) , 并把這三基色信號(hào)編碼成一個(gè)亮度信號(hào) Y和色差信號(hào) (RY)、 (BY)來傳送 , 其主要差別體現(xiàn)在兩個(gè)色差信號(hào)對(duì)副載波的調(diào)制方式上。 ? 一 、 NTSC制的特點(diǎn) 。 ? NTSC制于 1953年在美國開始廣播 , 是較早應(yīng)用于彩色 、 黑白兼容的彩色電視制式 。 為了壓縮頻帶 , 又能獲得良好的圖像質(zhì)量 , NTSC制有如下的特點(diǎn) : ? (1) NTSC制采用的頻帶寬度為 4MHz, 掃描行數(shù)為 525行 , 掃描場(chǎng)數(shù)為 60場(chǎng) , 可以與原黑白電視相兼容 。 ? (2) 根據(jù)人眼的視覺對(duì)亮度細(xì)節(jié)較敏感 , 對(duì)彩色細(xì)節(jié)不敏感的特性 , 將亮度信號(hào)以寬頻帶傳送(0～ 4MHz), 以窄帶傳送 (0～ MHz)色度信號(hào) 。 ? ( 3 ) 采用頻譜間置技術(shù) , 副載頻選為fSC= 545 MHz。 ? (4) 選用 Y、 I、 Q作為傳輸信號(hào) , 其中 Y仍為亮度信號(hào) , I、 Q為色差信號(hào) , 它是色差信號(hào) (RY)和 (BY)的一種線性組合 。 它們之間的關(guān)系由下式確定 : ? I=(RY) cos33176。 (BY) sin33176。 (414) ? Q=(RY) sin33176。 +(BY) cos 33176。 (415) ? 上式表明 : I色差信號(hào)的矢量超前 (RY)矢量33176。 , 并處在紅黃色區(qū)域 , Q色差信號(hào)的矢量超前 (BY)矢量 33176。 , 并處在藍(lán)紫色區(qū)域 。 如圖 4 5所示 , I、 Q仍為互相正交 。 圖 45 I、 Q與 (RY)、 (BY)色差矢量的關(guān)系 ? 這里之所以不用藍(lán)色差與紅色差信號(hào) , 而用 I、 Q色差信號(hào) , 是因?yàn)槿搜鄯直婕t 、 黃之間顏色變化的能力最強(qiáng) , 而分辨藍(lán)與紫色之間顏色變化的能力最弱 , 這樣 , 在傳輸分辨力弱的 Q信號(hào)時(shí) , 可用較窄的頻帶 (0～ ), 而傳送分辨力強(qiáng)的 I信號(hào)時(shí) , 可用較寬的頻帶 (0～ )。 ? 用亮度方程式 (4 1)代入 (414)、 (415)式 , 即可得到 Y、 I、 Q與三基色的關(guān)系式 : ? I= (416) ? =+ (417) ? 顯然 , 在傳送黑白信號(hào)時(shí) , 由于 R=G=B, 所以色差信號(hào) I、 Q均為 0, 減少了色度信號(hào)與亮度信號(hào)之間的干擾。 ? (5) 采用正交平衡調(diào)幅 , 把兩個(gè)色差信號(hào)調(diào)制在副載波上 , 色度信號(hào) Q分量用雙邊帶方式傳送 , 而 I分量用殘留邊帶傳送 。 這樣做 , 既可以使色度信號(hào)的帶寬得到壓縮 , 又能保證正常的彩色傳送 , 同時(shí) , 色度與亮度信號(hào)之間干擾較小 。 ? (6) 在三大兼容制中 , NTSC制色度信號(hào)的處理過程最為簡(jiǎn)單 , 因而相應(yīng)的解碼電路也簡(jiǎn)單 , 這給接收機(jī)生產(chǎn)帶來方便 , 有利于降低成本 。 ? (7) NTSC制的主要缺點(diǎn)是對(duì)相位敏感 , 容易出現(xiàn)彩色變色。換句話說 , 傳輸過程中所產(chǎn)生的相位失真將導(dǎo)致色調(diào)變化。 ? 二 、 SECAM制特點(diǎn) 。 ? SECAM制是為了克服 NTSC制相位失真的缺點(diǎn)而由法國人研制出來的 。 主要特點(diǎn)如下 : ? (1) 在 SECAM制中 , 傳輸信號(hào)仍采用亮度信號(hào) Y, 色差信號(hào) (RY)和 (BY), 但兩色差信號(hào)不是和亮度信號(hào)同時(shí)傳送的 , 而是將兩個(gè)色差信號(hào) (RY)和(B Y)逐行輪換對(duì)兩個(gè)副載波 ( f 1 = 4 . 025M H z , f2=)進(jìn)行調(diào)頻后 , 并疊加在逐行傳送的亮度信號(hào)上一起傳送的 。 也就是說 , 在第 n行時(shí)傳送 (RY)調(diào)頻信號(hào) , 第 n+1行時(shí)傳送 (BY)調(diào)頻信號(hào) , 而亮度信號(hào)則是每一行都傳送 , 在任一行時(shí)間內(nèi) , SECAM制信號(hào)中 , 只存在一個(gè)亮度信號(hào)和某一個(gè)色差信號(hào) 。 所以不會(huì)發(fā)生互相串色的現(xiàn)象 。 ? ? (2) SECAM制中 , 由于色差信號(hào)對(duì)彩色副載波采用了調(diào)頻方式 , 并且調(diào)頻信號(hào)在進(jìn)行頻率檢波之前 , 可以進(jìn)行限幅 , 所以 , 色度信號(hào)對(duì)相位失真不敏感。 ? (3) 在 SECAM制中 , 色度信號(hào)采用了調(diào)頻制 , 由于調(diào)頻為連續(xù)頻譜 , 故不能采用副載頻偏置以實(shí)現(xiàn)色度信號(hào)和亮度信號(hào)的頻譜交錯(cuò) , 因而其兼容性比 NTSC制和PAL制稍差一些 。 ? (4) SECAM器一樣 , 亮度信號(hào) Y和兩個(gè)色差信號(hào) (RY)、 (BY)在一行時(shí)間內(nèi)必須同時(shí)存在 , 以恢復(fù)和重現(xiàn)彩色圖像所必須的 R、 G、 B三基色信號(hào)。 SECAM點(diǎn) , 所以 , 在解碼器中 , 根據(jù)圖像信號(hào)行間的相關(guān)性 , 采用 64μs延時(shí)線 , 將收到的信號(hào)存儲(chǔ)一行時(shí)間 , 以使每一行所傳送的色差信號(hào)可以使用兩次 , 在被傳送行使用一次 , 在未被傳送行用延時(shí)線的存儲(chǔ)特性再使用一次 , 這正好取得在一行時(shí)間內(nèi)所缺少的那一個(gè)色差信號(hào)