【正文】 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 兼容制傳送方式 ? 正交平衡調(diào)幅 ? 色度信號及 NTSC制編 、 解碼過程 ? PAL制及其編 、 解碼過程 ? SECAM制及其編、解碼過程 1 ? 兼容制傳送方式 要實現(xiàn)彩色與黑白電視兼容 ， 彩色電視應滿足以下基本條件 : (1)所傳送的電視信號中應有亮度信號和色度信號兩部分。 (2)彩色電視信號通道的頻率特性應與黑白電視通道頻率特性基本一致 ， 而且應該有相同的頻帶寬度 、 圖像載頻和伴音載頻 。 2 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? (3)彩色電視與黑白電視應有相同的掃描方式及掃描頻率 ， 相同的輔助信號及參數(shù) 。 (4)應盡可能地減小黑白電視機收看彩色節(jié)目時的彩色干擾 ， 以及彩色電視中色度信號對亮度信號的干擾 。 3 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 頻帶壓縮 實驗測定表明 ， 如果離開電視機屏幕一定距離處 ， 能辨別出白色襯底上直徑為 1mm的黑色細節(jié) ， 那么在同樣條件下 ， 紅色時底上的綠色細節(jié)部分曲直徑約為 mm時才能開始加以辨別 ， 在藍色襯底上的綠色細節(jié)部分直徑為5mm時才能開始加以區(qū)別 。 如果傳送的彩色細節(jié)尺寸小于上述情況 ，那么人眼看到的各個細節(jié)部分只能是在亮度方面存在著差別 ， 而無顏色部分的差異 、 均表現(xiàn)為灰色 。 4 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 根據(jù)上述分析 ， 在彩色圖像傳送中 ， 只有大面積部分需要在傳送其亮度信息的同時還必須傳送其色度成分 ， 而顏色的細節(jié)部分 ，可以用亮度信號來取代 。 換言之 ， 把三個基色中的圖像信號的高頻分量 (對應著圖像彩色細節(jié) )， 可以用一個只代表亮度的信號來傳送 。 這種方法又常稱為“ 混合高頻原理 ” 5 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 人眼對彩色細節(jié)的分辨力比較差 ， 在傳送彩色圖像時只要傳送一幅粗線條大面積的彩色圖像配上亮度細節(jié)就可以了 ， 沒有必要傳送彩色細節(jié) ， 這稱為 大面積著色原理 。 我國電視標準規(guī)定 ， 亮度信號帶寬為 0～ 6 MHz， 色度信號帶寬為 0～ MHz。 6 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 由于每個基色信息中都含有亮度信息，如果直接傳送基色信號，已傳送的亮度信號 Y(為各基色亮度總和 )與所選出的兩個基色所包含的亮度參量就重復了，因而使得基色與亮度之間的相互干擾也會十分嚴重（帶寬不同）。 所以通常選擇不反映亮度信息的信號傳送色度信息，例如基色信號與亮度信號相減所得到的色差信號 (RY)、 (GY)和 (BY)，可從中選取兩個代表色度的信息。因此，在彩色電視系統(tǒng)中，為傳送彩色圖像，選用了一個亮度信號和兩個色差信號。 7 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? R=(RY)0~+Y0～ 6=R0～ +～ 6 G=(GY) 0～ + Y0～ 6 =G0～ + ～ 6 B=(BY) 0～ + Y0～ 6 =B0～ + ～ 6 最后重現(xiàn)彩色的三個基色信號在 0～ MHz頻率范圍內(nèi)含有彩色分量， 在 ～ 6 MHz 頻率范圍內(nèi)只有亮度信號分量。 8 第三章 彩色電視信號的傳輸 當色差信號的帶寬為 0～ MHz， 亮度信號的帶寬為 0～ 6 MHz 時， 恢復的三個基色信號為 : ? 頻譜交錯 彩色電視和黑白電視采用相同的帶寬 ，用三基色信號形成亮度信號和兩個色差信號后 ， 都放在 0～ 6 MHz的頻帶內(nèi)用一個通道傳送 。 在 0～ 6 MHz頻帶內(nèi) ， 先選擇一個頻率稱為 彩色副載波 ， 用兩個色差信號對彩色副載波進行調(diào)制 ， 調(diào)制后的信號稱為 色度信號 。 將得到的色度信號與亮度信號 、 同步信號疊加為 彩色全電視信號 ， 再去調(diào)制圖像載波 ， 稱為二次調(diào)制 。 二次調(diào)制后的射頻信號經(jīng)功率放大后發(fā)射出去 。 9 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 彩色副載波放在 6 MHz頻帶的高端以減少彩色干擾和亮度竄色 . 因為干擾花紋的顯眼程度與干擾信號的頻率有關 ， 如果色度信號放在低端 ， 干擾顯示為粗線條的花紋 ， 十分顯眼 ， 而色度信號放在高端 ， 干擾花紋極其細密 ， 不易被人察覺 。 亮度信號在高頻端幅度很小 ， 色度信號放在高端可以減少亮度信號對色度信號的干擾 。 10 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 因為相鄰行圖像信號相關性很強和采用周期性掃描 ， 所以黑白電視信號 (亮度信號 )的頻譜結(jié)構(gòu)是線狀離散譜 。 亮度信號雖然占據(jù)了 0～ 6 MHz的頻帶寬度 ， 但并未占滿整個 6 MHz 的帶寬 。 亮度信號的能量只集中在行頻 fH及其諧波nfH附近很窄的范圍內(nèi) ， 隨諧波次數(shù)的升高 ， 能量逐漸下降 。 在 (n1/2)fH附近沒有亮度信號能量 ， 留有較大的空隙 ， 如圖 31（ a） 所示 。 11 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 圖 31 (a) 以行頻為間隔的譜線群； (b) 每一譜線群結(jié)構(gòu) 12 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 圖 31（ b） 是將 nfH附近的一族譜線放大 ， 可以看出在行頻主譜線兩側(cè)有以幀頻 、 場頻為間隔的副譜線 。 當圖像活動加快時 ， 各副譜線之間的空隙被填滿 ， 但在 (n1/2)fH附近仍有較大的空隙 ， 慢變化的圖像頻譜空隙達 93%， 較快變化的圖像頻譜空隙仍有 46%， 所以可以將色度信號的頻譜插在亮度信號的頻譜空隙中間 ， 用一個 6 MHz帶寬的通道同時傳送亮度信號和色度信號 ， 這種方法稱為 頻譜交錯或頻譜間置 。 13 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 色差信號有與亮度信號相同的頻譜結(jié)構(gòu) ， 壓縮后占據(jù)較窄的頻帶 ， 如圖 32（ a）所示 。 其表現(xiàn)也是以行頻為間隔的譜線群結(jié)構(gòu) 。 根據(jù)副載波平衡調(diào)幅形成的色度信號也發(fā)生了頻譜遷移 ， 各譜線群出現(xiàn)在fSC177。 nfH處 ， 如圖 32（ b） 所示 。 只要選用副載頻為半行頻的奇數(shù)倍 ， 即 fSC=(n1/2)fH， 就能將色度信號正好插在亮度信號頻譜的空隙間 ， 如圖 32（ c）所示 。 14 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 圖 32 (a) 色差信號頻譜； (b) 色度信號頻譜； (c) 頻譜交錯 15 第三章 彩色電視信號的傳輸 頻譜間置圖 ? 信號選取 要做到兼容 ， 必須對光電傳感器輸出的 R、 G、 B三個基色信號進行處理 。 首先用 一 個 編 碼 矩 陣 電 路 根 據(jù)Y=++亮度信號和 RY、 BY兩個色差信號 。 色差信號是基色信號 R、 G、 B與亮度信號 Y之差： 亮度信號與色差信號 16 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 亮度 、 色差與 R、 G、 B的關系 由亮度方程知 Y=++ (31) 那么 , RY=R(++)= (32a) BY=B(++)= + (32b) GY=G(++)=+ (32c) 17 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 在已知 (RY)和 (BY)的情況下 ， 可以容易地按照下述步驟求得 (GY)。 由 Y=++ (33) Y=++ (34) 用式 (34)減去式 (33), (RY)+(GY)+(BY)=0 (35) 則 ( ) ( ) ( ) ( ) Y R Y B Y R Y B Y? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?18 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 接收端由矩陣電路把收到的 (RY)和 (BY),按式 (3― 5)恢復出 (GY),然后再以矩陣電路使之分別與 Y信號相加 ,從而恢復出三基色 。即 (RY)+Y=R (3― 6a) (BY)+Y=B (3― 6b) (GY)+Y=G (3― 6c) 在傳送黑白電視信號時 ， 因色度信號為零 ， R、 G、 B應相等 。 設 R=G=B=Ex,則利用亮度方程可求得 : 19 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? Y=++=Ex (3― 7a) RY=ExEx=0 (3― 7b) BY=ExEx=0 (3― 7c) 這就說明 ， 對于黑白電視信號 ， 反映色調(diào)與飽和度 (即色度 )的色差信號為零 ， 且亮度 Y的電壓值與三個基色電壓值相等 ,即 Y=R=G=B 20 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 比如傳送飽和黃色 ， 則可知 R=G=1，B=0， 其亮度信號和色差信號分別為 Y= 1+ 1+ 0= RY== BY== 可見此時 (RY)和 (BY)不再為零 。 21 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 用色差信號傳送色度信號具有以下優(yōu)點： (1) 可減少色度信號對亮度信號的干擾， 當傳送黑白圖像時， R=G=B, 兩個色差信號 RY和 BY均為零， 不會對亮度信號產(chǎn)生干擾。 (2) 能夠?qū)崿F(xiàn)亮度恒定原理， 即重現(xiàn)圖像的亮度只由傳送亮度信息的亮度信號決定。 (3) 可節(jié)省色度信號的發(fā)射功率。 在彩色圖像中大部分像素接近于白色或灰色， 它們的色差信號為零， 小部分彩色像素才有色差信號， 因此發(fā)射色差信號比發(fā)射 R、 G、 B信號需要的發(fā)射功率小。 22 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 標準彩條亮度與色差信號的波形與特點 標準彩條信號是由彩條信號發(fā)生器產(chǎn)生的一種測試信號。對彩色電視系統(tǒng)的傳輸特性進行測試和調(diào)整。 標準彩條信號有多種規(guī)范 ， 圖 3― 2給出的波形稱為 “ 100%幅度 、 100%飽和度 ” 彩條信號 。 對于這種規(guī)范 ， 白條對應的電平為 1(即 100%)， 黑條對應的電平為 0， 三基色信號的電平非 1即 0， 由其顯示的彩色均為飽和色 。 23 第三章 彩色電視信號的傳輸 ? 圖 32 100%幅度 ,100%飽和度彩條信號 (a)彩條圖像 。 (b)三基色電壓 。 (c)亮度信號 。 (d)色差信號 24 ? 表 3― 1 100%幅度 、 100%飽和度彩條三基色 、 亮度 、色差電平值 25 由式 (31)和式 (32)可求得 100%幅度， 100%飽和度彩條信號中各條相應的亮度信號和色差信號電平，其