《电视机原理》PPT课件.ppt

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1、第二章第二章 彩色电视制式与彩色电视信号彩色电视制式与彩色电视信号 彩色电视的制式就是对彩色电视信号进行加工、处理和传输的特定彩色电视的制式就是对彩色电视信号进行加工、处理和传输的特定方式。方式。为了把三基色电信号由发送端传送到接收端，最简单的办法是用三个为了把三基色电信号由发送端传送到接收端，最简单的办法是用三个通道通道(有线或无线有线或无线)分别把三种基色电信号传送到接收端，在接收端再分别分别把三种基色电信号传送到接收端，在接收端再分别用用R、G、B三个电信号去控制红、绿、蓝三个电子束，从而在彩色荧光屏三个电信号去控制红、绿、蓝三个电子束，从而在彩色荧光屏上得到重现的彩色图像。然而，这种传

2、输方式不仅会占用较大的带宽，也上得到重现的彩色图像。然而，这种传输方式不仅会占用较大的带宽，也无法实现与黑白电视的无法实现与黑白电视的“兼容兼容”，因而没有采用。实用中的广播电视都采，因而没有采用。实用中的广播电视都采用黑白与彩色电视可以相互用黑白与彩色电视可以相互“兼容兼容”的。目前，有三种兼容制彩色电视制的。目前，有三种兼容制彩色电视制式：式：NTSC制、制、PAL制和制和SECAM制。制。21 兼容制彩色电视系统的传送方式兼容制彩色电视系统的传送方式 彩彩色色电电视视是是在在黑黑白白电电视视的的基基础础上上发发展展起起来来的的。在在彩彩色色电电视视的的发发展展过过程程中中，必必然然会会在

3、在相相当当长长的的一一段段时时间间内内，黑黑白白电电视视与与彩彩色色电电视视同同时时并并存存的的情情况况，所所以以必必须须研研究究彩彩色色电电视视与与黑黑白白电电视视的的“兼兼容容”问问题题。所所谓谓的的兼兼容容，就就是是黑黑白白电电视视机机可可以以收收看看到到彩彩色色电电视视系系统统所所发发射射彩彩色色电电视视信信号号（当当然然，所所看看到到图图像像仍仍然然是是黑黑白白图图像像。）；彩彩色色电电视视机机可可以以收收看看到到黑黑白白电电视视系系统统所发射黑白电视信号（当然，所看到图像也是黑白图像。）。所发射黑白电视信号（当然，所看到图像也是黑白图像。）。211兼容的必备条件兼容的必备条件 (1

4、)所传送的彩色电视信号中应有亮度信号和色度信号两部分。所传送的彩色电视信号中应有亮度信号和色度信号两部分。亮度信号包含了彩色图像的亮度信息，它与黑白电视机的图像信号一亮度信号包含了彩色图像的亮度信息，它与黑白电视机的图像信号一样，能使黑白电视机接收并显示出无彩色的黑白画面；色度信号包含样，能使黑白电视机接收并显示出无彩色的黑白画面；色度信号包含了彩色图像的色调与饱和度等信息，被彩色电视机接收后，与亮度信了彩色图像的色调与饱和度等信息，被彩色电视机接收后，与亮度信号一起经过处理后显示出彩色画面。另外，彩色电视机接收到黑白电号一起经过处理后显示出彩色画面。另外，彩色电视机接收到黑白电视信号后，也能

5、显示出与黑白电视机基本相同的图像。视信号后，也能显示出与黑白电视机基本相同的图像。(2)彩色电视信号通道的频率特性应与黑白电视通道频率特性基彩色电视信号通道的频率特性应与黑白电视通道频率特性基本一致。应该有相同的频带宽度、图像载频和伴音载频。图像和伴音本一致。应该有相同的频带宽度、图像载频和伴音载频。图像和伴音的调制方式应黑白电视系统相同，且频道间隔相同的调制方式应黑白电视系统相同，且频道间隔相同(8MHz)。(3)彩色电视与黑白电视应有相同的扫描方式及扫描频率，相同彩色电视与黑白电视应有相同的扫描方式及扫描频率，相同的辅助信号及参数。的辅助信号及参数。(4)应尽可能地减小黑白电视机收看彩色节

6、目时所受到（彩色信应尽可能地减小黑白电视机收看彩色节目时所受到（彩色信号的）干扰，以及彩色电视中色度信号对亮度信号的干扰。号的）干扰，以及彩色电视中色度信号对亮度信号的干扰。在以上各条中，要实现扫描方式和扫描频率一致、具有相同的图在以上各条中，要实现扫描方式和扫描频率一致、具有相同的图像及伴音载频相对较容易。困难的是如何形成亮度与色度信号；如何像及伴音载频相对较容易。困难的是如何形成亮度与色度信号；如何保证彩色与黑白电视具有相同的频带宽度，并尽可能地在减少干扰的保证彩色与黑白电视具有相同的频带宽度，并尽可能地在减少干扰的情况下传送这些信号。情况下传送这些信号。212大面积着色原理大面积着色原理

7、 人人眼眼视视觉觉特特性性的的研研究究表表明明，人人眼眼对对黑黑白白图图象象的的细细节节有有较较高高的的分分辨辨力力，而而对对彩彩色色图图象象的的细细节节分分辨辨力力较较低低，这这即即所所谓谓的的“彩彩色色细细节节失失明明”。因因而而，当当重重现现彩彩色色图图像像时时，对对着着色色面面积积较较大大的的各各种种颜颜色色，全全部部显显示示其其色色度度可可以以丰丰富富图图像像内内容容，而而对对彩彩色色的的细细节节部部分分，彩彩色色电电视视可可不不必必显显示示出出色色度度的的区区别别，因因为为人人眼眼已已不不能能辨辨认认它它们们之之间间的的色色度度的的区区别别了了，只只能能感感觉觉到到它它们们之之间间

8、的的亮亮度度不不同同。这这就就是是大大面面积积着着色色原原理理的的依据。依据。在在彩彩色色图图像像传传送送过过程程中中，只只有有大大面面积积部部分分需需要要在在传传送送其其亮亮度度信信息息的的同同时时还还必必须须传传送送其其色色度度成成分分。颜颜色色的的细细节节部部分分(对对应应于于信信号号的的高高频频部部分分)，可可以以用用亮亮度度信信号号来来取取代代。这这种种方方法法又又常常称称为为“高高频频混混合合原原理理”。电电视视图图像像的的水水平平清清晰晰度度是是和和信信号号的的频频带带宽宽度度成成正正比比的的。水水平平清清断断度度每每增增加加80线线，相相当当于于视视频频带带宽宽增增加加 l M

9、Hz，因因而而可可用用6MHz带带宽宽传传送亮度信号，而用窄带传送色度信号。送亮度信号，而用窄带传送色度信号。经经过过对对许许多多正正常常视视力力的的人人统统计计，使使用用 l MHz带带宽宽传传送送色色度度信信号号，所所获获得得的的彩彩色色图图像像88的的人人会会感感到到满满意意，若若用用2MHz带带宽宽传传送送色色度度信信号号，几几乎乎所所有有的的人人都都会会对对所所获获得得的的彩彩色色效效果果满满意意。我我国国电电视视制制式式规定规定:色度信号的频带宽度为色度信号的频带宽度为1.3MHz。213 频谱交错原理频谱交错原理 根根据据大大面面积积着着色色原原理理和和高高频频混混合合原原理理，

10、色色度度信信号号的的带带宽宽虽虽可可以以大大大大地地压压缩缩，但但是是彩彩色色电电视视信信号号中中的的亮亮度度信信号号频频谱谱已已占占有有6MHz带带宽宽，若若把把已已压压缩缩的的色色度度信信号号直直接接与与亮亮度度信信号号混混合合，由由于于亮亮度度信信号号和和色色度度信信号号在在时时域域和和频频域域均均有有重重叠叠，会会出出现现严严重重的的相相互互干干扰扰。我我们们知知道道，亮亮度度信信号号的的频频谱谱具具有有间间隙隙很很大大梳梳齿齿状状特特征征，因因而而只只要要设设法法将将色色度度信信号号插插到到亮亮度度信信号号频频谱谱的的空空隙隙中中，实实现现“频频谱谱交交错错”，这这样样即即可可使使色

11、色度度信信号号不不占占有有额额外外的的频频带带，又又可可避避免免亮亮度度、色色度度信信号号间间的的干干扰扰，使使彩彩色色电电视视信信号仍然号仍然6MHz的频带范围，从而满足与黑白电视的兼容条件。的频带范围，从而满足与黑白电视的兼容条件。要实现要实现“频谱交错频谱交错”，需将色度信号的频谱移，需将色度信号的频谱移动半行频（动半行频（fH/2）的奇数）的奇数倍，使色度信号的频谱与倍，使色度信号的频谱与亮度信号的频谱错开（为亮度信号的频谱错开（为了与黑白电视兼容，不能了与黑白电视兼容，不能移动亮度信号的频谱）。移动亮度信号的频谱）。实现实现的办法是，的办法是，选择一个合适的载频选择一个合适的载频fS

12、C（色度副载波）（色度副载波），将色度信号调，将色度信号调制在这个副载波上，即可将色度信号的频谱搬移到合适位置上。制在这个副载波上，即可将色度信号的频谱搬移到合适位置上。22 亮度信号与色差信号亮度信号与色差信号 为了传送彩色图像，从兼容的角度出发，彩色电视系统中应为了传送彩色图像，从兼容的角度出发，彩色电视系统中应传送一个只反映图像亮度的亮度信号，以传送一个只反映图像亮度的亮度信号，以 Y 表示，其特性应与黑表示，其特性应与黑白电视信号相同。同时还需传送色度信息，常以白电视信号相同。同时还需传送色度信息，常以 F 表示。根据三表示。根据三基色原理，必须传送反映基色原理，必须传送反映R、G、B

13、三个基色的信息。亮度方程：三个基色的信息。亮度方程：Y=0.30R+0.59G+0.11B告诉我们在告诉我们在Y、R、G、B这这4个变量中，只有个变量中，只有3个是独立的。所以只个是独立的。所以只要在传送要在传送Y 的同时，再传送三个基色中的任意两个即可。的同时，再传送三个基色中的任意两个即可。由于每个基色信息中都含有亮度信息，如果直接传送基色信号，由于每个基色信息中都含有亮度信息，如果直接传送基色信号，巳传送的亮度信号巳传送的亮度信号Y(为各基色亮度总和为各基色亮度总和)与所选出的两个基色所包与所选出的两个基色所包含的亮度参量就重复了，因而使得基色与亮度之间的相互干扰也含的亮度参量就重复了，

14、因而使得基色与亮度之间的相互干扰也会十分严重（带宽不同）。所以通常选择不反映亮度信息的信号会十分严重（带宽不同）。所以通常选择不反映亮度信息的信号传送色度信息，例如基色信号与亮度信号相减所得到的色差信号传送色度信息，例如基色信号与亮度信号相减所得到的色差信号(R-Y)、(G-Y)和和(B-Y)，可从中选取两个代表色的度信息。因此，可从中选取两个代表色的度信息。因此，在彩色电视系统中，为传送彩色图像，选用了一个亮度信号和两在彩色电视系统中，为传送彩色图像，选用了一个亮度信号和两个色差信号。个色差信号。221 亮度、色差与亮度、色差与R、G、B的关系的关系 由亮度方程：由亮度方程：Y=0.30R+

15、0.59G+0.11B 可得色差信号：可得色差信号：R-Y=R-（0.30R+0.59G+0.11B）=0.70R-0.59G-0.11B G-Y=G-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R+0.41G-0.11B B-Y=B-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R-0.59G+0.89B 三三个个色色差差信信号号中中只只有有二二个个是是独独立立的的，常常选选用用(R-Y)和和(B-Y)两两个个色色差差代代表表色色度度信信号号。这这是是因因为为对对大大多多数数彩彩色色来来说说，(G-Y)比比(R-Y)和和(B-Y)数值要小，如选择数值要小，如选择(G-Y)对改善信噪

16、比不利。对改善信噪比不利。在已知在已知(R-Y)和和(B-Y)的情况下，可以容易地求得的情况下，可以容易地求得(G-Y)。令：令：Y=0.30Y+0.59Y+0.11Y，并，并与亮度方程相减：与亮度方程相减：0.30（R-Y）+0.59（G-Y）+0.11（B-Y）=0 得：得：在接收端根据上式先用矩阵电路解出在接收端根据上式先用矩阵电路解出(G-Y)，再运算：，再运算：(R-Y)+Y=R，(G-Y)+Y=G，(B-Y)+Y=B，即可恢复出基色信号。，即可恢复出基色信号。传送传送Y、R-Y、B-Y 在在传传送送黑黑白白电电视视图图像像时时，R、G、B应应相相等等，因因而而色色度度信信号号为为零

17、零。设设RGBEx，则利用亮度方程可求得：，则利用亮度方程可求得：Y=0.30 Ex+0.59 Ex+0.11 Ex=Ex，R-Y=Ex-Ex=0，B-Y=Ex-Ex=0对于黑白电视信号，反映色度的信号为零，表明具有很好的兼容性。对于黑白电视信号，反映色度的信号为零，表明具有很好的兼容性。在在传传送送彩彩色色图图像像时时，三三基基色色电电压压R、G、B不不相相同同，若若三三个个值值都都不不为为零零，则则说说明明该该被被传传送送的的彩彩色色是是非非饱饱和和色色，因因为为其其中中必必然然包包含含有有由由相相等等的的三三基基色色显显所所组组成成的的白白色色成成分分。若若三三个个值值中中有有一一个个或

18、或两两个个为为零零，则则所所传传送送的的彩彩色色为为饱饱和和色色。比比如如传传送送饱饱和和黄黄色色，RG1、B0，其其亮度信号和色差信号分别为：亮度信号和色差信号分别为：Y=0.30+0.59=0.89，R-Y=1-0.89=0.11，B-Y=0-0.89=-0.89，此时，此时，(R-Y)和和(B-Y)均不为零。均不为零。此此外外，在在不不计计显显像像管管失失真真及及传传输输系系统统非非线线性性的的情情况况下下，还还可可以以证证明明代代表表色色度度信信息息的的色色差差信信号号受受到到干干扰扰时时，将将不不影影响响亮亮度度信信号号，也也不不会会反反映映到到图图像像的的亮亮度度上上。因因而而重重

19、现现图图像像的的亮亮度度就就只只由由所所传传送送的的亮亮度度信信号号所所决决定定，常常称称其其为为恒恒定定亮亮度度原原理理。它它正正是是选选择择传传送送色色差差信信号号的的优优点点之之一。一。证明：证明：以以Y=0.30R0+0.59G0+0.11B0=Y0表表示示摄摄像像端端获获取取的的原原景景物物亮亮度度，用用Yt、(R-Y)t和和(B-Y)t分分别别表表示示传传输输后后的的亮亮度度信信号号和和色色差差信信号号，相相对对于于发发端端信信号号而而言言，可可能能因因混混入入了了某某种种干干扰扰而而使使幅幅度度有有所所变变化。用于重现彩色图像的三基色信号分别为：化。用于重现彩色图像的三基色信号分

20、别为：Rd=（R-Y）t+Y t；Bd=（B-Y）t+Y t Gd=-0.51（R-Y）t-0.1-（B-Y）t+Y t。因为不计入显像管因为不计入显像管失真，所以显示的亮度失真，所以显示的亮度Yd将为：将为：Yd=0.30Rd+0.59 Gd+0.11Bd=Y t。可可见见重重现现的的亮亮度度Yd只只与与所所传传送送的的到到接接收收端端的的亮亮度度信信号号Y t有有关关，即即实观了恒定亮度传输。实观了恒定亮度传输。然然而而，当当考考虑虑显显像像管管的的非非线线性性电电 光光转转换换特特性性时时(即即1)，尽尽管管在在摄摄像像端端对对每每一一基基色色信信号号还还进进行行校校正正(开开次次方方)

21、，恒恒定定亮亮度度原原理将不再满足，但影响不大。理将不再满足，但影响不大。222 标准彩条亮度与色差信号的波形与特点标准彩条亮度与色差信号的波形与特点 标标准准彩彩条条信信号号是是由由彩彩条条信信号号发发生生器器产产生生的的一一种种测测试试信信号号。它它是是用用电电的的方方法法产产生生的的模模拟拟彩彩色色摄摄像像机机拍拍摄摄的的光光电电转转换换信信号号，常常用用以以对对彩彩色色电电视视系系统统的传输特性进行测试和调整。的传输特性进行测试和调整。标准彩条信号是由三个基色、三个补色、白色和黑色，依亮度递减的标准彩条信号是由三个基色、三个补色、白色和黑色，依亮度递减的顺顺序序排排列列的的8条条垂垂直

22、直彩彩带带。彩彩条条电电压压波波形形是是在在一一周周期期内内用用三三个个宽宽度度倍倍增增的的理理想想方方波波构构成成的的三三基基色色信信号号。标标准准彩彩条条信信号号有有多多种种规规范范，如如“100幅幅度度、100饱饱和和度度”彩彩条条，这这种种规规范范中中白白条条电电平平为为1，黑黑条条电电平平为为0，三三基基色色信信号号的的电电平平非非1即即0。但但此此类类彩彩条条色色度度信信号号幅幅度度较较大大，与与亮亮度度信信号号叠叠加加后后会会造造成成信信号号动动态态范范围围过过大大而而产产生生失失真真。故故我我国国规规定定使使用用75%幅幅度度、100饱饱和和度度信信号号作作为为标准测试信号。标

23、准测试信号。表表2-1 100%幅度、幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值 表表2-2 75%幅度、幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值 标标推推彩彩条条信信号号还还可可以以用用另另一一种种由由四四个个数数码码表表示示的的命命名名法法。例例如如l00-0-100-0彩彩条条信信号号、100-0-75-0彩彩条条信信号号等等。在在四四位位数数码码中中，各各信信号号均均指指经经校校正正后后的的信信号号。每每一一数数字字表表示示相相应应条条的的基基色色信信号号的的百百分分比比幅幅度度，而而基基准准则则是是组组

24、成成白白条条的的任任一一基基色色信信号号的的幅幅度度。第第一一和和第第二二个个数数字字分分别别表表示示组组成成无无色色条条(白白、黑黑条条)的的R、G、B的的最最大大值值和和最最小小值值；第第三三和和第第四四数数字字分分别别表表示示组组成成各各彩彩条条的的R、G、B的的最最大大值值和和最最小小值值。例例如如，若若组组成成白白条条的的基基色色信信号号的的幅幅度度为为1，则则100-0-75-0彩彩条条的的各各基基色色幅幅度度为为：白白条条信信号号为为1；黑黑条条信信号号为为0；对对应应的的各各彩彩条条信信号号的的最最大大值值为为0.75，最最小小值为值为0。彩彩条条信信号号由由四四个个数数码码命

25、命名名时时，其其百百分分比比幅幅度度和和饱饱和和度度可可以以这样计算：这样计算：饱和度饱和度%=1-(Emin/Emax)100%；幅度幅度%=Emin/EW100%。式中，式中，Emin和和Emax分别对应彩条信号分别对应彩条信号R、G、B的最大值和最小的最大值和最小值；值；EW为白条所对应的为白条所对应的R、G、B的信号幅度。的信号幅度。23 色度信号与色同步信号色度信号与色同步信号 为为了了实实现现频频谱谱交交错错，须须将将色色差差信信号号调调制制到到副副载载波波上上。而而色色差差信信号号有有两两个个(R-Y和和B-Y)，若若分分别别调调制制到到不不同同的的副副载载波波上上，同同时时传传

26、输输时时会会使使带带宽宽增增加加，所所以以需需要要进进行行编编码码处处理理，处处理理方方式式的的不不同同从从而而产产生生了不同的彩色电视制式。了不同的彩色电视制式。就就现现有有的的三三大大兼兼容容制制彩彩色色电电视视制制式式而而言言，NTSC制制发发展展较较早早、PAL和和SECAM是是为为克克服服NTSC制制的的相相位位敏敏感感而而发发展展起起来来的的。NTSC制制和和PAL制制色色差差信信号号都都采采用用正正交交平平衡衡调调幅幅制制，只只是是后后并并将将其其中中一一个个分分量量进进行行了了逐逐行行倒倒相相。所所以以我我们们首首先先分分析析正正交交平平衡衡调调幅幅的的色色度度信信号号和色同步

27、信号。和色同步信号。231 色度信号的形成色度信号的形成 在在NTSC制中，它是将制中，它是将正交调幅正交调幅与与平衡调幅平衡调幅结合起来，将两个结合起来，将两个色差信号分别对相位正交的两个副载波进行平衡调幅，由此而得到色差信号分别对相位正交的两个副载波进行平衡调幅，由此而得到已调信号，称其为色度信号。已调信号，称其为色度信号。两个色差信号的频谱结构相同但相位两个色差信号的频谱结构相同但相位不同（正交），因而避免相互干扰。不同（正交），因而避免相互干扰。1平衡调幅平衡调幅 所所谓谓平平衡衡调调幅幅，是是指指抑抑制制载载波波的的一一种种调调制制方方式式。它它与与普普通通调调幅幅不不同之处在于不输

28、出载波，现举例加以说明。同之处在于不输出载波，现举例加以说明。设设：调调制制信信号号为为 ，载载波波信信号号为为 ，则则调调幅幅后后形形成成的一般调幅波为：的一般调幅波为：调制指数调制指数原教材有误原教材有误平衡调幅抑制了载波分量，因而其表达式变为平衡调幅抑制了载波分量，因而其表达式变为(K为调制增益为调制增益)：平衡调幅波为调制信号平衡调幅波为调制信号与载波信号之积，平衡调制与载波信号之积，平衡调制器实质上是一个乘法器，其器实质上是一个乘法器，其频谱仅含频谱仅含(S)两个边两个边频分量，不合载波频分量，不合载波S成分。成分。平衡调幅波的特点：平衡调幅波的特点：(1)平平衡衡调调幅幅波波的的幅

29、幅度度与与调调制制信信号号幅幅度度的的绝绝对对值值成成正正比比。当当调调制制信信号号的的绝绝对对值值最最大大时时(图图中中t3、t5时时刻刻)，平平衡衡调调幅幅波波幅幅度度最最大大；当当调调制制信号等于零时信号等于零时(图中图中t2、t4时刻时刻)，平衡调幅波幅度也为零。，平衡调幅波幅度也为零。(2)调调幅幅信信号号为为正正值值时时，平平衡衡调调幅幅波波与与载载波波同同相相；调调制制信信号号电电压压为为负负值值时时，平平衡衡调调幅幅被被与与载载波波反反相相。当当调调制制信信号号电电平平过过零零而而改改变变其其电电压压极极性性时时，平平衡衡调调幅幅波波相相位位随随之之变变化化180。为为什什么么

30、要要采采用用平平衡衡调调幅幅来来传传送送色色差差信信号号呢呢？这这是是因因为为一一般般的的调调幅幅波波信信号号包包含含着着不不含含信信号号信信息息载载波波，而而信信息息含含在在上上、下下两两个个边边带带之之中中。但但是是载载波波占占用用了了一一般般调调幅幅波波信信号号能能量量的的2/3。抑抑制制掉掉载载波波，可可使使传传送送同同样样信信息息能能量量所所需需功功率率大大为为减减少少；还还能能减减少少副副载载波波对对亮亮度度信信号号的的干干扰扰。书中有误书中有误 2正交调幅正交调幅 将将两两个个调调制制信信号号分分别别对对频频率率相相等等、相相位位相相差差90的的两两个个正正交交载载波波进进行行调

31、调幅幅，然然后后再再将将这这两两个个调调幅幅信信号号进进行行矢矢量量相相加加（频频带带宽宽度度没没有有增增加加），这这一一调调制制方方式式称称正正交交调调幅幅。如如果果两两个个调调制制信信号号分分别别对对正正交交的的两两个个载载波进行平衡调幅，其合成信号即为正交平衡调幅信号。波进行平衡调幅，其合成信号即为正交平衡调幅信号。彩彩色色电电视视系系统统中中，为为实实现现色色度度与与亮亮度度信信号号频频谱谱交交错错，应应用用了了正正交交平平衡衡调调幅幅的的方方式式，只只用用一一个个副副载载波波便便实实现现对对两两个个色色差差信信号号的的传传输输，而而且在解调端采用同步解调又很容易分离出红色差与蓝色差分

32、量。且在解调端采用同步解调又很容易分离出红色差与蓝色差分量。3色度信号的形成色度信号的形成 在在将将两两个个色色差差信信号号分分别别对对两两个个正正交交的的副副载载波波进进行行平平衡衡调调幅幅之之前前，先先对对其其进进行行适适当当的的幅幅度度压压缩缩，这这是是不不失失真真传传输输所所需需要要的的。压压缩缩后后的的色色差信号分别用差信号分别用U和和V表示，它们与压缩前的色差信号的关系是：表示，它们与压缩前的色差信号的关系是：U=0.493(B-Y)；V=0.877(R-Y)。压缩后的色差信。压缩后的色差信号分别对两个正交副载波号分别对两个正交副载波sinSCt和和cosSCt进行平衡进行平衡调幅

33、：调幅：F=FU+FV=U sinSCt+V cosSCt，这两这两个平衡调幅信号个平衡调幅信号FU、FV频率相等，相差频率相等，相差90。F称称为色度信号，亦可用矢量表示：为色度信号，亦可用矢量表示：可可见见，色色度度信信号号F的的振振幅幅Fm取取决决于于U、V值值的的大大小小；色色度度信信号号F的的相相角角 取取决决于于V与与U的的比比值值，它它决决定定着着彩彩色色的的色色调调。这这说说明明色色度度信信号号F包包含含着着色色调调和和色色由饱和度信息，是一个既调幅又调相的信号。饱和度信息，是一个既调幅又调相的信号。当色度信号的相位发生当色度信号的相位发生变化时，会引起色调变化；当色度信号的振

34、幅发生变化时，会引起变化时，会引起色调变化；当色度信号的振幅发生变化时，会引起饱和度变化。饱和度变化。正交平衡调幅的方框图解正交平衡调幅的方框图解说：说：由由副副载载波波发发生生器器产产生生的的副副载载波波sinSCt经经放放大大后后直直接接加加至至U平平衡衡调调制制器器，由由色色差差信信号号U进进行行平平衡衡调调幅幅，产产生生平平衡衡调调幅幅被被FU分分量量；同同时时sinSC经经过过9 0 移移 相相 后后，得得到正交副载波到正交副载波cosSCt，然后送，然后送V平衡调制器由色差信号平衡调制器由色差信号V进行调制，进行调制，产生平街调幅波产生平街调幅波FV分量，分量，FV与与FU在合成器

35、中相加得到色度信号在合成器中相加得到色度信号F。232同步检波原理同步检波原理 要要从从彩彩色色全全电电视视信信号号中中获获得得两两个个色色差差信信号号，首首先先必必须须把把色色度度信信号号从从全全电电视视信信号号中中分分离离出出来来，然然后后送送同同步步检检波波电电路路，利利用用两两个个色色度度分分量量FV、FU的相位差来解调出色差信号的。的相位差来解调出色差信号的。同步检波原理示意图同步检波器可看成两个受副载波控制同步检波器可看成两个受副载波控制的开关。将色度信号的开关。将色度信号F=U sinSCt+V cosSCt 送入这两个同步检波开关。在送入这两个同步检波开关。在FU=U sinS

36、Ct分量为正值期间，分量为正值期间，U同同步解调开关闭合，在此期间期间步解调开关闭合，在此期间期间FV分分量载波从正最大变化到负最大，平均量载波从正最大变化到负最大，平均值为零，从而把值为零，从而把U分量解调出来。同理分量解调出来。同理亦可解调出亦可解调出V分量。乘法器解调：分量。乘法器解调：滤除高频滤除高频(2SCt=8.86MHz，)即可得即可得到到U分量（分量（01.3MHz）。）。用用cosSCt相乘相乘可解出可解出V分量。分量。相当于用方波相乘相当于用方波相乘 233色同步信号色同步信号 要要实实现现同同步步解解调调，需需要要一一个个与与色色差差信信号号调调制制时时的的副副载载波波同

37、同频频、同同相相的的信信号号（恢恢复复副副载载波波）。由由于于色色度度信信号号中中副副载载波波已已被被平平衡衡调调制制器器所所抑抑制制，所所以以在在彩彩色色电电视视接接收收机机中中需需要要设设置置一一个个副副载载波波产产生生电电路路（副副载载波波恢恢复复电电路路）。为为保保证证所所恢恢复复副副载载波波与与发发端端的的副副载载波波同同频频、同同相相，需需要要发发端端在在发发送送彩彩色色全全电电视视信信号号的的同同时时发发出出一一个个能能反反映映发发端端副副载载波波频频率率与与相相位位信信息息的的“色色同同步步信信号号”，以以使使电电视视接接收收机机中中的的副副载载波波恢恢复复电电路路所所产产生生

38、的的恢恢复复副副载载波波与与发发端端的的副副载载波波同同步步。色色同同步步信信号号是是由由812个个周周期期副副载载波波组组成成的的一一小小串串副副载载波波群群构构成成（正正弦弦填填充充脉脉 冲冲），这这 个个 正正 弦弦 填填 充充 脉脉 冲冲 的的 周周 期期 与与 行行 周周 期期 相相 同同，位位于于行行消消隐隐的的后后肩肩上上，前前沿沿滞滞后后行行同同步步脉脉冲冲前前沿沿5.6s。色色同同步步信信号号的的幅幅度度与与行行步步脉脉冲冲幅幅度度相相等等。若若以以h表表示示同同步步脉脉冲冲幅幅度度，Fb表表示色同步信号，则示色同步信号，则 23彩条图像对应的信号波形及矢量图彩条图像对应的信

39、号波形及矢量图 根根据据表表2-1所所列列彩彩条条信信号号参参数数，利利用用公公式式 可可分分别别求求得得白白、黄黄、绿绿、品品、红红、蓝蓝、黑黑所所对对应应的的亮亮度度信信号号、色色差差信信号号、色色度度信号、亮度与色度的合成信号等数据，并绘出的各信号波形。信号、亮度与色度的合成信号等数据，并绘出的各信号波形。负极性信号负极性信号 未经压缩的彩条信号未经压缩的彩条信号 Y+Fm 所得彩所得彩色视频信号的电平变化范围已大大地超色视频信号的电平变化范围已大大地超过了黑白视频信号的电平变化范围。对过了黑白视频信号的电平变化范围。对100幅度来压缩彩条信号来说，黑白幅度来压缩彩条信号来说，黑白电平的

40、变化范围应在电平的变化范围应在0到到1之间。由表中之间。由表中数据可见，黄条和青条的最大使分别超数据可见，黄条和青条的最大使分别超过白色电平过白色电平79和和46；红条和蓝条的；红条和蓝条的最小值又分别低于黑条电子最小值又分别低于黑条电子40和和79。电视标准规定，同步信号幅度最高电视标准规定，同步信号幅度最高(100)，以其值为参考。黑白电视中，以其值为参考。黑白电视中，黑色电平为黑色电平为75，白色电平为，白色电平为10。在彩。在彩电中，黑色电平为电中，黑色电平为76，白色电平为，白色电平为20。按照这一规定，图按照这一规定，图2-11(c)中，图像载波幅中，图像载波幅度度20处为白电平，

41、相对视频信号幅度为处为白电平，相对视频信号幅度为1V；图像信号幅度；图像信号幅度76处为黑电平，相处为黑电平，相对视频信号幅度为对视频信号幅度为0V。对已调信号，当。对已调信号，当载波幅度为载波幅度为0处，相对视频信号幅度为处，相对视频信号幅度为1.36V，而载波幅度为，而载波幅度为100处处(即同步顶即同步顶)，其相对视频信号的幅度应为，其相对视频信号的幅度应为-0.43V。显。显然，蓝条和红条不但超过了黑色电平，而然，蓝条和红条不但超过了黑色电平，而且超过了同步头电平，这将破坏同步，使且超过了同步头电平，这将破坏同步，使重现图像不稳。黄条和重现图像不稳。黄条和青条由于幅度过大，低于白色电平

42、，以至于小于零，这将会使发射青条由于幅度过大，低于白色电平，以至于小于零，这将会使发射机产生过调制；不但会使重现图像严重失真，而月还会造成伴音中机产生过调制；不但会使重现图像严重失真，而月还会造成伴音中断。因为电视接收机中，第二伴音中频是靠图像中频和伴音中频差断。因为电视接收机中，第二伴音中频是靠图像中频和伴音中频差拍产生的，过调制将使图像载波有时为拍产生的，过调制将使图像载波有时为0，当然这是不能允许的。，当然这是不能允许的。1.79 为了解决这一问题，需要对色度信号进行适当压缩。办法是，在为了解决这一问题，需要对色度信号进行适当压缩。办法是，在100幅度彩条信号情况下，取峰值白色与黑色电平

43、之差为幅度彩条信号情况下，取峰值白色与黑色电平之差为1；彩条信；彩条信号的最大摆动范围不得超过峰值白色与黑色电平以外号的最大摆动范围不得超过峰值白色与黑色电平以外0.33。即复。即复合信号的最大摆动范围限制在合信号的最大摆动范围限制在-0.331.33范围内。这是因为实际上高亮度、范围内。这是因为实际上高亮度、高饱和度的彩色是很少见的，因而幅高饱和度的彩色是很少见的，因而幅度超过度超过l，接近，接近1.33的情况不多，即使的情况不多，即使出现这种情况也不会出现过调制。压出现这种情况也不会出现过调制。压缩系数的计算：缩系数的计算：设设(B-Y)和和(R-Y)压缩系数分别为压缩系数分别为x1和和x

44、2，则压缩后黄、青视频信号幅，则压缩后黄、青视频信号幅度应满足下式关系度应满足下式关系带入黄条数据：带入黄条数据：带入青条数据：带入青条数据：联立求解得：联立求解得：x1=0.493、x2=0.877。量的方位表示色调。然而，彩条矢量模（色度信号的振幅）虽然可量的方位表示色调。然而，彩条矢量模（色度信号的振幅）虽然可 根据压缩根据压缩系数可以计算系数可以计算出各彩条的有出各彩条的有关数据，利用关数据，利用V/U所计算的所计算的相角绘制出各相角绘制出各彩条信号的矢彩条信号的矢量图，彩条矢量图，彩条矢以反映色饱和度，但在相同色饱和度下，以反映色饱和度，但在相同色饱和度下，不同色调的矢量模并不相同。

45、不同色调的矢量模并不相同。24 NTSC制色差信号及编、解码过程制色差信号及编、解码过程 NTSC制是世界上第一个用于彩色电视广播、并在商业上取得制是世界上第一个用于彩色电视广播、并在商业上取得成功的彩色电视制式。这一制式是在正交平衡调制之前，将被压缩成功的彩色电视制式。这一制式是在正交平衡调制之前，将被压缩的色差倍号的色差倍号U、V又进行了一定的变换，从而产生了又进行了一定的变换，从而产生了I、Q信号，这样信号，这样做，可对色差信号的频带进行进一步的压缩。做，可对色差信号的频带进行进一步的压缩。241 I、Q色差信号色差信号 对对视视觉觉特特性性研研究究表表明明，人人眼眼对对红红、黄黄之之间

46、间颜颜色色约约分分辨辨力力最最强强；而而对对蓝蓝、品品（紫紫）之之间间颜颜色色的的分分辨辨力力最最弱弱。在在色色度度图图中中以以I轴轴表表示示人人眼眼最最为为敏敏感感的的色色轴轴，而而以以与与之之垂垂直直的的Q轴轴表表示示最最不不敏敏感感的的色色轴轴。这这样样，倘倘若若采采用用坐坐标标变变换换，将将U、V倍号变换为倍号变换为Q、I信号，就可对信号，就可对I 所对所对应的色度信号采用较宽的带宽应的色度信号采用较宽的带宽(不对称边带：不对称边带：+0.5MHz -1.5MHz)，而对，而对Q信号对应的色度信号则只需采用很窄的带宽信号对应的色度信号则只需采用很窄的带宽(0.5MHz)来进来进行传输，

47、这就是进行这一变换的目的。定量地说，行传输，这就是进行这一变换的目的。定量地说，Q、I正交抽与正交抽与U、V 正交轴有正交轴有33夹角的关系：夹角的关系：Q、I与三基色的关系：与三基色的关系：242 NTSC制编、解码方框图制编、解码方框图色同步选通色同步选通 243 NTSC制的主要参数及特点制的主要参数及特点 1主要参数主要参数 NTSC-M(美国制式美国制式)场场频频fV59.94 Hz(60Hz)；行行频频fH525fV/215.734kHz；每每帧帧525行行；图图像像信信号号标标称称带带宽宽为为4.2MHz伴伴音音与与图图像像载载频频之之差差为为4.5MHz；彩色副载波频率；彩色副

48、载波频率fSC3.57954506MHz。2主要特点主要特点 (1)色度信号编、解码方式最简单。色度信号编、解码方式最简单。(2)容易实现亮、色度信号的分离。容易实现亮、色度信号的分离。(3)无影响图像质量的行顺序效应。无影响图像质量的行顺序效应。(4)色度信号的相位失真对重现图像的色调影响大，相位敏感性色度信号的相位失真对重现图像的色调影响大，相位敏感性。25 PAL制及其编、解码过程制及其编、解码过程 PAL制是在对色度信号采用正交平衡调幅的基础上，将其中制是在对色度信号采用正交平衡调幅的基础上，将其中一一 个色度分量个色度分量(FV分量分量)进行逐行倒相，在发端周期性地进行逐行倒相，在发

49、端周期性地(行频行频)改改变变FV分量的相序，在收端采用平均措施，以减轻传输相位误差带分量的相序，在收端采用平均措施，以减轻传输相位误差带来的影响。来的影响。251 相位失真的慨念及影响相位失真的慨念及影响 几何失真不讨论几何失真不讨论 彩彩色色电电视视机机的的图图像像失失真真有有亮亮度度失失真真、饱饱和和度度失失真真和和色色调调失失真真。其其中中，亮亮度度失失真真主主要要影影响响景景物物的的层层次次，色色饱饱和和度度失失真真则则改改变变颜颜色色的的深深浅浅程程度度，而而色色调调失失真真会会造造成成景景物物的的颜颜色色改改变变。这这三三种种失失真真中中，人人眼眼对对色色调调的的失失真真最最为为

50、敏敏感感，NTSC制制中中，色色度度信信号号的的相相位位失失真真会会带来明显的色调失真。带来明显的色调失真。彩电调谐不准确，多径效应及传输系统的非线性等都可能引彩电调谐不准确，多径效应及传输系统的非线性等都可能引起相位失真，实践证明，要使人眼感觉不到色调畸变，相位失真起相位失真，实践证明，要使人眼感觉不到色调畸变，相位失真应小于应小于 5。PAL制彩色电视系统，就是为解决相位敏感性而发展制彩色电视系统，就是为解决相位敏感性而发展起来的。起来的。252 PAL色度信号色度信号 PAL制制获获得得色色度度信信号号的的方方法法，也也是是先先将将三三 基基色色信信号号R、G、B变变换换为为一一个个亮亮