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1、模块8 彩色电视信号和制式 学习目标掌握：彩色全电视信号的组成、彩色电视制式。理解：彩色电视编码、解码原理。了解：彩色电视信号的传输。8.1 彩色电视信号的传输黑白、彩色电视的兼容 兼容：黑白电视机可以接收彩色电视信号而显示黑白图像；逆兼容：彩色电视机可以接收黑白电视信号而显示黑白图像。基本的要求：1）彩色电视信号应保留黑白电视原有的各项技术指标，如行频、场频，相同的每帧行数，隔行扫描，相同的同步方式，调制方式等。2）彩色电视信号既要传送色度信号又要传送亮度信号。3）应尽可能减小亮度和色度信号之间的互相干扰。亮度信号与色差信号 在实际的彩色电视系统，将R、G、B信号组合成亮度信号和色度信号（用
2、二个色差信号表示）来进行传送的。Y=0.30R+0.59G+0.11B R-Y=0.70R-0.59G-0.11B G-Y=-0.30R+0.41G-0.11B B-Y=-0.30R-0.59G+0.89B 三个色差信号仅有两个是独立量，兼容制彩色电视均选用R-Y、和B-Y两个色差信号进行传输。在接收端（R-Y）+Y=R（B-Y）+Y=B（G-Y）+Y=G 采用色差信号传送优点：1）有利于黑白、彩色兼容。2）可实现恒定亮度传输。频带压缩与频谱间置1.频带压缩 将色差信号所占频带压缩到1.3MHZ左右，保留低频彩色信息；其彩色景物的细节被滤除，用亮度信号来代替。2.频谱间置 将色差信号进行一次调
3、制，色差信号调制所用的载波信号称作彩色副载波（fsc）。只要正确地选择彩色副载波频率fsc，就能实现已调色度信号与亮度信号频谱互相交错。彩色电视中采用正交平衡调幅，使两种已调色差信号的频谱对应位置相同，但相位正交，既便于解调分离，又不加宽频带。图2-24亮度与色度信号频谱间置示意图兼容后的射频全电视信号 把含有同步、消隐信号在内的亮度信号与色度信号叠加在一起作为彩色全电视信号（FBAS），并将此信号作为调制信号对发射机载波进行振幅调制，然后再经残留边带滤波与功率放大，成为电视台发送的高频图像信号。图8-2兼容后射频全电视信号频域示意图8.2 彩色电视制式 电视制式是指电视发送与接收系统的技术规
4、格和标准。根据信号传送和显示方式，彩色电视分为顺序制、同时制和顺序-同时制。按使用目的的不同，彩色电视分为兼容制与非兼容制两大类。兼容制式可归结为NTSC制、PAL制与SECAM制三大类。NTSC制又称为正交平衡调幅制。1.平衡调幅一种抑制载波的双边带调幅方式。载波调制信号 普通调幅波ma为调幅系数，平衡调幅，其表达式为 可用一个模拟乘法器来实现。图8-3单一频率信号的平衡调幅波 平衡调幅波的包络不再是原来的调制信号，不能用普通的包络检波器解调出调制信号，而只能采用同步检波器。2.正交平衡调幅 两个平衡调幅器相当于两个乘法器，则色差信号B-Y、R-Y分别在各自的平衡调幅器中调幅后，输出相应的平
5、衡调幅信号，然后在加法器中相加，就得到色度信号F 式中图8-4正交平衡调幅 振幅Fm取决于色差信号的幅值，决定了所传送彩色的饱和度；相角取决 于色差信号的相对比值，决定了彩色的色调。3.副载波频率的选择 1）实现频谱搬迁，将色度信号与亮度信号的频谱错开；2）色度信号频带宽度fsc1.3MHZ的上边带不应超过6MHZ。对于625行，50场的NTSC制，行频fH=15625HZ，取n=284，则 对于525行，59.94（约60）场的NTSC制，行频fH=15734.264HZ，取n=228，则 4.正交解调原理 红、蓝色度分量解调器所需副载波的初相也应相差90o图8-5正交解调原理框图通过1.3
6、MHZ低通滤波器后，即可分离出（R-Y）/2红色差信号5.色同步信号作用：为了在接收机中正确地恢复副载波，作相位参考标准。形式：10个周期左右的副载波群，在行消隐信号的后肩上，距行同步前沿5.6s，宽度为2.25s，与行同步脉冲的幅度相等。图8-6色同步信号6.NTSC制编码器 图8-7NTSC制编码器8-8 负K脉冲的波形和色同步信号图8-9彩条的亮度信号和色差信号的波形图l7.彩色全电视信号l 标准彩条信号是彩色电视机使用的一种测试信号，它在彩色电视机的荧光屏上显示出八条等宽，色调为白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑竖条。图8-10标准彩条色度信号波形图图8-11色度信号未压缩的彩色全电视信号
7、图8-12色度信号压缩后的彩色全电视信号PAL制 又称为逐行倒相正交平衡调幅制。图8-13逐行倒相和PAL开关原理图1.逐行倒相图8-14逐行倒相色副载波的波形图PAL开关是一个用半行频方波对彩色副载波进行平衡调幅的平衡调幅器。2.PAL制彩色副载波频率选择 采用1/4行频间置法再另加半场频偏置 选用fsc=（n-1/4）fH+1/2fV，n=284，fsc=283.75fH+25HZ=4.43361875MHZ4.43 MHZ3.PAL色同步信号 PAL制色同步信号是用一个宽度为（2.250.23）s的行频正K脉冲在V通道中对副载波进行平衡调幅。图8-15PAL制色同步信号的产生图8-16P
8、AL制编码器的组成方框4.PAL制编码器 与NTSC制编码器相比，只是多了一个PAL开关，它把加于V平衡调幅器的彩色副载波逐行倒相。5.PAL制解码器 解码是编码的逆过程，其任务是把彩色全电视信号还原成三基色信号。图8-17PAL D解码器（1）彩色全电视信号通过4.43MHZ陷波器后，得到亮度信号Y，送入0.6s延时电路，再送入视放进行放大，然后送入解码矩阵电路。（2）彩色全电视信号通过一中心频率为4.43MHZ，带宽为2.6MHZ的带通滤波器，选出色度与色同步信号。经过色同步消隐后获得色度信号，经过色同步选通电路取出色同步信号。（3）将色度信号送入延时解调器，分离出两个正交的FU、FV分量
9、。（4）延时解调器输出的FV、FU分量，分别送入V、U同步检波器，经检波后输出V、U信号再送入解码矩阵电路。（5）在解码矩阵电路中，先将V、U信号去压缩，然后组合得到G-Y。矩阵电路将三个色差信号R-Y、B-Y、G-Y和亮度信号Y还原为三基色信号R、G、B。（6）基准彩色副载波恢复电路的主要任务是向V、U同步检波器提供相位正确的副载波信号。图8-18延时解调器的原理框图SECAM制简介 也称“逐行轮换调频制”。R-Y和B-Y两个色差信号，逐行轮换交替传送，并以单个色差信号对副载波进行调频。图8-19SECAM制编码原理框图 接收到的彩色全电视信号不是每行都同时存在两种已调色差信号，可利用了图像
10、信号行间相关性，将前一行所传送的那种已调色差信号贮存一行时间（延时一行）后取出来再用一次，补充后一行缺乏的那种已调色差信号。图8-20SECAM制解码原理方框图l1.彩色电视采用频带压缩和频谱简置的方式传输亮度信号和色差信号。l2.目前世界上现行的彩色广播电视制式都是兼容制，有NTSC制、PAL制和SECAM制三种。它们之间主要区别在于对色差信号的处理传送方式不同。我国采用PAL制。l3.NTSC制，正交平衡调幅制，在发送端采用大面积着色原理和频谱间置技术，将已调色度信号以1/2行频间置技术插在亮度信号的高端一起传送。在接收端，采用正交同步解调，以解出两个色差信号分量。该制式的主要缺点是对信号
11、的相位十分敏感，容易产生明显的色调失真，对发射与接收设备的性能指标要求高。l4.PAL制，即逐行倒相正交平衡调幅制，在NTSC制的基础上，将色度信号的FV分量逐行倒相，在发送端也采用大面积着色原理和频谱间置技术，但以1/4行频间置技术插在亮度信号的高端一起传送。在接收端常采用PALD解码器进行解调，可利用相邻扫描行色彩的互补性来消除由相位失真引起的色调失真。该制式的主要缺点是电视接收机电路较复杂。l5.SECAM制，即行轮换调频制，它是将两个色差信号采用调频制，逐行轮流插入亮度信号的高端进行传送的。两个色差信号不是对副载波进行调幅，而是对两个频率不同的副载波进行调频。该制式的缺点是接收机电路复杂，图像质量也比不上两种制式差。l6.标准彩条信号常用作彩色电视系统的测试信号。本章小结本章小结