【正文】 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 兼容制傳送方式 ? 正交平衡調(diào)幅 ? 色度信號(hào)及 NTSC制編 、 解碼過(guò)程 ? PAL制及其編 、 解碼過(guò)程 ? SECAM制及其編、解碼過(guò)程 1 ? 兼容制傳送方式 要實(shí)現(xiàn)彩色與黑白電視兼容 ， 彩色電視應(yīng)滿(mǎn)足以下基本條件 : (1)所傳送的電視信號(hào)中應(yīng)有亮度信號(hào)和色度信號(hào)兩部分。 (2)彩色電視信號(hào)通道的頻率特性應(yīng)與黑白電視通道頻率特性基本一致 ， 而且應(yīng)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(hào)的傳輸 ? (3)彩色電視與黑白電視應(yīng)有相同的掃描方式及掃描頻率 ， 相同的輔助信號(hào)及參數(shù) 。 (4)應(yīng)盡可能地減小黑白電視機(jī)收看彩色節(jié)目時(shí)的彩色干擾 ， 以及彩色電視中色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾 。 3 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 頻帶壓縮 實(shí)驗(yàn)測(cè)定表明 ， 如果離開(kāi)電視機(jī)屏幕一定距離處 ， 能辨別出白色襯底上直徑為 1mm的黑色細(xì)節(jié) ， 那么在同樣條件下 ， 紅色時(shí)底上的綠色細(xì)節(jié)部分曲直徑約為 mm時(shí)才能開(kāi)始加以辨別 ， 在藍(lán)色襯底上的綠色細(xì)節(jié)部分直徑為5mm時(shí)才能開(kāi)始加以區(qū)別 。 如果傳送的彩色細(xì)節(jié)尺寸小于上述情況 ，那么人眼看到的各個(gè)細(xì)節(jié)部分只能是在亮度方面存在著差別 ， 而無(wú)顏色部分的差異 、 均表現(xiàn)為灰色 。 4 第三章 彩色電視信號(hào)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(shí)還必須傳送其色度成分 ， 而顏色的細(xì)節(jié)部分 ，可以用亮度信號(hào)來(lái)取代 。 換言之 ， 把三個(gè)基色中的圖像信號(hào)的高頻分量 (對(duì)應(yīng)著圖像彩色細(xì)節(jié) )， 可以用一個(gè)只代表亮度的信號(hào)來(lái)傳送 。 這種方法又常稱(chēng)為“ 混合高頻原理 ” 5 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力比較差 ， 在傳送彩色圖像時(shí)只要傳送一幅粗線條大面積的彩色圖像配上亮度細(xì)節(jié)就可以了 ， 沒(méi)有必要傳送彩色細(xì)節(jié) ， 這稱(chēng)為 大面積著色原理 。 我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ， 亮度信號(hào)帶寬為 0～ 6 MHz， 色度信號(hào)帶寬為 0～ MHz。 6 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 由于每個(gè)基色信息中都含有亮度信息，如果直接傳送基色信號(hào)，已傳送的亮度信號(hào) Y(為各基色亮度總和 )與所選出的兩個(gè)基色所包含的亮度參量就重復(fù)了，因而使得基色與亮度之間的相互干擾也會(huì)十分嚴(yán)重（帶寬不同）。 所以通常選擇不反映亮度信息的信號(hào)傳送色度信息，例如基色信號(hào)與亮度信號(hào)相減所得到的色差信號(hào) (RY)、 (GY)和 (BY)，可從中選取兩個(gè)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(gè)亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)。 7 第三章 彩色電視信號(hào)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(gè)基色信號(hào)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(hào)分量。 8 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 當(dāng)色差信號(hào)的帶寬為 0～ MHz， 亮度信號(hào)的帶寬為 0～ 6 MHz 時(shí)， 恢復(fù)的三個(gè)基色信號(hào)為 : ? 頻譜交錯(cuò) 彩色電視和黑白電視采用相同的帶寬 ，用三基色信號(hào)形成亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)后 ， 都放在 0～ 6 MHz的頻帶內(nèi)用一個(gè)通道傳送 。 在 0～ 6 MHz頻帶內(nèi) ， 先選擇一個(gè)頻率稱(chēng)為 彩色副載波 ， 用兩個(gè)色差信號(hào)對(duì)彩色副載波進(jìn)行調(diào)制 ， 調(diào)制后的信號(hào)稱(chēng)為 色度信號(hào) 。 將得到的色度信號(hào)與亮度信號(hào) 、 同步信號(hào)疊加為 彩色全電視信號(hào) ， 再去調(diào)制圖像載波 ， 稱(chēng)為二次調(diào)制 。 二次調(diào)制后的射頻信號(hào)經(jīng)功率放大后發(fā)射出去 。 9 第三章 彩色電視信號(hào)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?yàn)楦蓴_花紋的顯眼程度與干擾信號(hào)的頻率有關(guān) ， 如果色度信號(hào)放在低端 ， 干擾顯示為粗線條的花紋 ， 十分顯眼 ， 而色度信號(hào)放在高端 ， 干擾花紋極其細(xì)密 ， 不易被人察覺(jué) 。 亮度信號(hào)在高頻端幅度很小 ， 色度信號(hào)放在高端可以減少亮度信號(hào)對(duì)色度信號(hào)的干擾 。 10 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 因?yàn)橄噜徯袌D像信號(hào)相關(guān)性很強(qiáng)和采用周期性掃描 ， 所以黑白電視信號(hào) (亮度信號(hào) )的頻譜結(jié)構(gòu)是線狀離散譜 。 亮度信號(hào)雖然占據(jù)了 0～ 6 MHz的頻帶寬度 ， 但并未占滿(mǎn)整個(gè) 6 MHz 的帶寬 。 亮度信號(hào)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(méi)有亮度信號(hào)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(hào)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(hào)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(chǎng)頻為間隔的副譜線 。 當(dāng)圖像活動(dòng)加快時(shí) ， 各副譜線之間的空隙被填滿(mǎn) ， 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(dá) 93%， 較快變化的圖像頻譜空隙仍有 46%， 所以可以將色度信號(hào)的頻譜插在亮度信號(hào)的頻譜空隙中間 ， 用一個(gè) 6 MHz帶寬的通道同時(shí)傳送亮度信號(hào)和色度信號(hào) ， 這種方法稱(chēng)為 頻譜交錯(cuò)或頻譜間置 。 13 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 色差信號(hào)有與亮度信號(hào)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(hào)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(hào)正好插在亮度信號(hào)頻譜的空隙間 ， 如圖 32（ c）所示 。 14 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 圖 32 (a) 色差信號(hào)頻譜； (b) 色度信號(hào)頻譜； (c) 頻譜交錯(cuò) 15 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 頻譜間置圖 ? 信號(hào)選取 要做到兼容 ， 必須對(duì)光電傳感器輸出的 R、 G、 B三個(gè)基色信號(hào)進(jìn)行處理 。 首先用 一 個(gè) 編 碼 矩 陣 電 路 根 據(jù)Y=++亮度信號(hào)和 RY、 BY兩個(gè)色差信號(hào) 。 色差信號(hào)是基色信號(hào) R、 G、 B與亮度信號(hào) Y之差： 亮度信號(hào)與色差信號(hào) 16 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 亮度 、 色差與 R、 G、 B的關(guān)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(hào)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(hào)的傳輸 ? 接收端由矩陣電路把收到的 (RY)和 (BY),按式 (3― 5)恢復(fù)出 (GY),然后再以矩陣電路使之分別與 Y信號(hào)相加 ,從而恢復(fù)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(hào)時(shí) ， 因色度信號(hào)為零 ， R、 G、 B應(yīng)相等 。 設(shè) R=G=B=Ex,則利用亮度方程可求得 : 19 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? Y=++=Ex (3― 7a) RY=ExEx=0 (3― 7b) BY=ExEx=0 (3― 7c) 這就說(shuō)明 ， 對(duì)于黑白電視信號(hào) ， 反映色調(diào)與飽和度 (即色度 )的色差信號(hào)為零 ， 且亮度 Y的電壓值與三個(gè)基色電壓值相等 ,即 Y=R=G=B 20 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 比如傳送飽和黃色 ， 則可知 R=G=1，B=0， 其亮度信號(hào)和色差信號(hào)分別為 Y= 1+ 1+ 0= RY== BY== 可見(jiàn)此時(shí) (RY)和 (BY)不再為零 。 21 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 用色差信號(hào)傳送色度信號(hào)具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 可減少色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾， 當(dāng)傳送黑白圖像時(shí)， R=G=B, 兩個(gè)色差信號(hào) RY和 BY均為零， 不會(huì)對(duì)亮度信號(hào)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(hào)決定。 (3) 可節(jié)省色度信號(hào)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(hào)為零， 小部分彩色像素才有色差信號(hào)， 因此發(fā)射色差信號(hào)比發(fā)射 R、 G、 B信號(hào)需要的發(fā)射功率小。 22 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 標(biāo)準(zhǔn)彩條亮度與色差信號(hào)的波形與特點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)是由彩條信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的一種測(cè)試信號(hào)。對(duì)彩色電視系統(tǒng)的傳輸特性進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整。 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)有多種規(guī)范 ， 圖 3― 2給出的波形稱(chēng)為 “ 100%幅度 、 100%飽和度 ” 彩條信號(hào) 。 對(duì)于這種規(guī)范 ， 白條對(duì)應(yīng)的電平為 1(即 100%)， 黑條對(duì)應(yīng)的電平為 0， 三基色信號(hào)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(hào)的傳輸 ? 圖 32 100%幅度 ,100%飽和度彩條信號(hào) (a)彩條圖像 。 (b)三基色電壓 。 (c)亮度信號(hào) 。 (d)色差信號(hào) 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(hào)中各條相應(yīng)的亮度信號(hào)和色差信號(hào)電平，其