【正文】 ? 色度信號(hào)及 NTSC信號(hào)編、解碼過(guò)程 根據(jù)前面分析 ， 必須將色差信號(hào)調(diào)制到副載波才能實(shí)現(xiàn)頻譜交錯(cuò) ， 但是如何進(jìn)行調(diào)制 ， 可選擇的方法不同就產(chǎn)生了不同的彩色電視制式 。 29 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 所謂平衡調(diào)幅 ， 是指抑制載波的一種調(diào)制方式 。 設(shè) :調(diào)制信號(hào)為 uΩ=UΩcosΩt ，載波信號(hào)為 us=Uscosωst，則調(diào)幅后形成的 一般調(diào)幅波 為： 30 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? (311) 式 (311)說(shuō)明 ， 普通調(diào)幅波的頻譜是由載頻 ωs和兩個(gè)邊頻 (ωs+Ω)、 (ωsΩ)三個(gè)分量組成的 ， 調(diào)幅波的波形如圖 34所示 。 (b)載波 。 (d)平衡調(diào)幅波 32 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 33 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 平衡調(diào)幅抑制了載波分量 ， 使得調(diào)幅波中沒(méi)有 Uscosωst一項(xiàng) ， 因而其表達(dá)式變?yōu)椋? 用一個(gè)乘法器將色差信號(hào)與載波相乘就可以得到平衡調(diào)幅波， 如圖 35所示。 (2)調(diào)幅信號(hào)為正值時(shí)，平衡調(diào)幅波與載波同相；調(diào)制信號(hào)電壓為負(fù)值時(shí)，平衡調(diào)幅波與載波反相。 的兩個(gè)正交載波進(jìn)行調(diào)幅 ， 然后再將這兩個(gè)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行矢量相加 ， 從而得到的調(diào)幅信號(hào)稱(chēng)為 正交調(diào)幅信號(hào) ， 這一調(diào)制方式稱(chēng) 正交調(diào)幅 。 壓縮后的色差信號(hào)分別對(duì)兩個(gè)正交副載波sinωSCt和 cosωSCt進(jìn)行平衡調(diào)幅 ， 從而得到兩個(gè)平衡調(diào)幅信號(hào) FU=UsinωSCt (315) FV=VcosωSCt (316) 這兩個(gè)平衡調(diào)幅信號(hào)頻率相等 ， 相差 90176。 F亦可用矢量表示 ， 稱(chēng)彩色矢量 ， 如圖 36所示 。 對(duì)于 U同步檢波，色度信號(hào) F與sinωSCt相乘 : 2si n ( si n c o s ) si nsi n c o s si n11c o s 2 si n 22 2 2SC SC SC SCSC SC SCSC SCF t U t V t tU t V t tVU U t t? ? ? ?? ? ???????? ? ?(320) 42 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 式中 U/2是解調(diào)出的色差信號(hào)。 同步檢波原理方框圖如圖 38所示。 ? 由于色度信號(hào)中副載波已被平衡調(diào)制器所抑制，所以在彩色電視接收機(jī)中要設(shè)置一個(gè)副載波產(chǎn)生電路。共電視接收機(jī)作為參考。 如圖 39所示， 距行同步前沿 μs， 幅度為 V177。 230 ns， 由 9177。 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 46 ? 色同步信號(hào)的幅度與同步脈沖幅度相等 ， 若以 h表示同步脈沖幅度 ， Fb表示色同步信號(hào) ,則 色同步信號(hào)與彩色電視信號(hào)一起傳送到接收端 ， 彩色電視機(jī)將其從彩色全電視信號(hào)中分離出來(lái) ， 由此去控制接收機(jī)的副載波發(fā)生器 ， 使之產(chǎn)生與發(fā)送端副載波同頻 、 同相的恢復(fù)副載波 。 ? NTSC制編、解碼過(guò)程 NTSC制得名于美國(guó) National Television System Committee(國(guó)家電視制委員會(huì) )， 這一制式是在正交平衡調(diào)制之前 ， 將被壓縮的色差信號(hào) U、 V又進(jìn)行了一定的變換 ， 從而產(chǎn)生了 I， Q信號(hào) ， 這樣做可以對(duì)信號(hào)進(jìn)一步壓縮 。 49 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 50 通過(guò)幾何關(guān)系不難推得它們之間有如下關(guān)系 : Q=Ucos33176。 I=U(sin33176。 (325) 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 圖 310 Q、 I軸和 U、 v軸的關(guān)系 ? 利用亮度方程及式 U=(BY) 和式 V=(RY) ? 結(jié)合式 Q=Ucos33176。 ? I=U(sin33176。 關(guān)系可求出 Q、 I與三基色 R、 G、 B的關(guān)系為 : Y=++ (326) Q=+ (327) I= (328) 51 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 二 、 NTSC制編 、 解碼方框圖 NTSC制編、解碼方框圖分別如圖 315和圖 316所示。 載波形成電路分別輸出相位為 33176。 、 180176。 52 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 53 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 311 NTSC制編碼方框圖 ? 54 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 圖 312 NTSC制解碼方框圖 ? 三 、 NTSC制的主要參數(shù)及性能 對(duì)于 NTSC―M( 美國(guó)制式 )， 場(chǎng)頻 fV=(60Hz)。每幀 525行 。伴音與圖像載頻之差為 。 彩色全電視信號(hào)頻譜如圖 3― 13所示 。 (2)NTSC制中采用 1/2行間置 ， 使亮度信號(hào)與色度信號(hào)頻譜以最大間距錯(cuò)開(kāi) ，亮度串色影響因之減小 ， 故兼容性好 。 (4)采用 NTSC制一個(gè)最嚴(yán)重的問(wèn)題 ，就是存在著相位敏感性 ， 即存在著色度信號(hào)的相位失真對(duì)重現(xiàn)彩色圖像的色調(diào)的影響 。 但是 NTSC制一個(gè)最嚴(yán)重的問(wèn)題 ， 就是存在著相位敏感性 ， 即存在著色度信號(hào)的相位失真對(duì)重現(xiàn)彩色圖像的色調(diào)的影響 。它是對(duì)色度信號(hào)采用正交平衡調(diào)幅的基礎(chǔ)上，使其中一個(gè)色度分量 (FV分量 )逐行倒相。 相位失真的概念及影響 彩色電視機(jī)不可能完全正確地重現(xiàn)原景物的亮度 、 飽和度和色調(diào) ， 因而存在著失真 。 60 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 其中，亮度失真主要影響景物的層次，飽和度失真則改變視色的深淺程度，而色調(diào)失真會(huì)造成景物的顏色改變，在以上三種失真中，人眼對(duì)色調(diào)的失真最為敏感。 5o，也就是說(shuō)，在矢量圖上，各種彩色偏離正確的位置的角度不能大于 5o,如果超出這個(gè)范圍，人眼就可覺(jué)察到色調(diào)失真，因此 ， NTSC制 彩色電視系統(tǒng)對(duì)整個(gè)傳輸通道的非線(xiàn)性提出了十分嚴(yán)格的要求，彩色電視信號(hào)的傳送是通過(guò)光纜、微波接力、衛(wèi)星轉(zhuǎn)播等進(jìn)行傳輸。 50范圍內(nèi)，這一點(diǎn)十分困難。 二、改進(jìn)制式，由此產(chǎn)生了 PAL制，它就是為解決相位敏感性而發(fā)展起來(lái)的。 PAL制色度信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 : F=FU177。 VcosωSCt =Fmsin(ωSCt+φ) (3― 29) 63 22a r c ta nmF U VVU????? 64 注意： 逐行到相并非將整個(gè)色度信號(hào)倒相，也不是指行掃描的方向逐行改變，而是將產(chǎn)生其中的一個(gè)色度分量的副載波相位逐行改變 1800 式 (329) 中的177。如圖 314所示。 ? 圖 3― 14 隔行掃描逐行倒相的正負(fù)號(hào)改變規(guī)律 (a)奇數(shù)幀 。 圖 315(b)則是整個(gè)彩條矢量圖逐行倒相的情況， 其中實(shí)線(xiàn)表示 NTSC行， 虛線(xiàn)表示 PAL行。 66 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 圖 3― 15 逐行倒相色度信號(hào)矢量圖 (a)任一色調(diào)的色度信號(hào) 。 (b)90176。 nfH（ n= 3… ）。 FV的主譜線(xiàn)由于逐行倒相，位置發(fā)生了變化。如圖 318（ b）所示。 (b)177。 (c)色度信號(hào) F的頻譜 71 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? PAL制中將色度信號(hào)的 FV分量逐行倒相 ， 可以使相鄰兩行的相位失真互補(bǔ) ， 以減少色調(diào)畸變 。 如彩條信號(hào) ， 某位置是紫色 ， 設(shè)第 n行 (NTSC行 )傳送的是 Fn矢量 ， 它在第一象限 ， 相角 φ=61176。 ； 72 PAL制克服相位敏感性的原理 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 圖 319 相鄰兩行相位失真互補(bǔ) 73 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 在接收機(jī)中 ， 為了能正確地重現(xiàn)原來(lái)的色調(diào) ， 解調(diào)時(shí)必須采取相應(yīng)的措施 ， 把PAL行色度信號(hào)分量重新倒過(guò)來(lái) 。n矢量 ， 則 F39。 第 n+1行為倒相行 ， 由于 n+1行和 n行的色度信號(hào)是在同一通道中傳送的 ， 具有相同的相移 ， 因此 Fn+1矢量也產(chǎn)生一個(gè)正的相移 Δφ, 變成了 F39。 75 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? F39。39。39。n矢量 (紫偏紅 )， 第 n+1行為 F39。n+1矢量 (紫偏藍(lán) )。n和 F39。n+1合成 、 平均 ， 就能使相鄰兩行有相反方向色調(diào)畸變的色度信號(hào)相互補(bǔ)償 ， 得到的將是無(wú)色調(diào)畸變的紫色 。 由此確定副載波的頻率選擇的原則：應(yīng)使亮度信號(hào)與色度信號(hào)頻譜的主譜線(xiàn)彼此錯(cuò)開(kāi)； 此外，應(yīng)盡量選擇頻率較高的副載波，以減小副載波的諧波干擾。 77 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 副載波的譜線(xiàn)具體選擇： 由前面分析我們知道， PAL制中已調(diào)色調(diào)差信號(hào) FU與 177。 如果將副載波頻率選擇為與整數(shù)倍行頻差半行，即采用 1/2行間置，必然導(dǎo)致 177。 78 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 圖 3― 20 PAL副載波選擇分解圖 (a)PAL色度信號(hào)頻譜圖 。 (c)1/4行間置時(shí)的頻譜結(jié)構(gòu) 79 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 如果選擇 fsc既不等于行頻的整數(shù)倍，也不選擇 1/2行間置，而是做如圖 320（ c）那樣的選擇，即令 nfH位于 (fsc+fH/2)之間，這樣就可以使亮度信號(hào)與色度信號(hào)分量的頻譜相互錯(cuò)開(kāi)，那么 nfH應(yīng)滿(mǎn)足下述關(guān)系。 81 11( ) 25 ( 284 ) 25 3618 7544SC H Hf n f Hz f Hz? ? ? ? ? ? ?MHz 實(shí)際的 PAL制彩電副載波為 : 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 188。 82 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? PAL制編 、 解碼過(guò)程 1. PAL制編碼器及編碼過(guò)程 所謂編碼 ， 就是把三基色電信號(hào) R、G、 B編制成彩色全電視信號(hào) FBAS的過(guò)程 ， 編碼器就是用來(lái)編碼的電路 。 83 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 圖 3―21 PAL 制編碼器方框圖 84 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 85 光電傳感器送來(lái)的三基色信號(hào) R、 G、 B通過(guò)矩陣電路產(chǎn)生亮度信號(hào) Y和壓縮了的色差信號(hào) U和 V。 帶有 K脈沖的帶寬為 MHz的 U、 V信號(hào)送入 U和 V平衡調(diào)幅器， 對(duì)零相位的副載波和177。的副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅， 輸出的 FU和177。 第三章 彩色電視信號(hào)的傳輸 ? 86 為了減少色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾， 將 Y信號(hào)通過(guò)一個(gè)中心頻率為 fSC、 帶寬為 400 kHz的 6 dB陷波器。 亮度通道的帶寬為 6 MHz， 色度通道的帶寬為 MHz， 由于通道延遲時(shí)間與帶寬成反比， 亮度信號(hào)延遲小于色差信號(hào)延遲， 色度信號(hào)落后于亮度信號(hào) μs，亮度信號(hào)如果不延時(shí)則造成彩色鑲邊現(xiàn)象。 這些編碼器只要附加少量器件就能組成 PAL制編碼器。 色度信號(hào) F與亮度信號(hào) Y在線(xiàn)性相加器疊加輸出彩色全電視