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1、 第一章 彩色电视基础原理 第五节第五节 模拟彩色电视制式模拟彩色电视制式 目前世界彩电广播制式有目前世界彩电广播制式有NTSC、PAL、SECAM三大三大类，它们都与原来的黑白电视相兼容，都是把图像信号编码类，它们都与原来的黑白电视相兼容，都是把图像信号编码成一个亮度信号成一个亮度信号Y和两个色差信号和两个色差信号BY、RY来传送，其来传送，其主要区别在于两个色差信号对色副载波的调制方式不同。主要区别在于两个色差信号对色副载波的调制方式不同。1953年美国研制成功了世界上第一个彩色电视制式，就年美国研制成功了世界上第一个彩色电视制式，就是是NTSC制，称为正交平衡调幅制。制，称为正交平衡调幅
2、制。我国目前使用的我国目前使用的PAL制就是在制就是在NTSC制的基础上作了改制的基础上作了改进形成的一种制式，法国、东欧使用的进形成的一种制式，法国、东欧使用的SECAM制也是针对制也是针对NTSC制的不足而改进的又一制式。制的不足而改进的又一制式。第一章 彩色电视基础原理 一、一、NTSC制制 NTSC制是制是 1953 年美国提出的，并于年美国提出的，并于 1954 年首次年首次试播彩色电视节目。目前主要有美国、日本、加拿大、试播彩色电视节目。目前主要有美国、日本、加拿大、墨西哥、菲律宾等国家使用。墨西哥、菲律宾等国家使用。NTSC制对色差信号的处理制对色差信号的处理采用了正交平衡调幅。
3、采用了正交平衡调幅。1.NTSC 制编码原理框图制编码原理框图 NTSC 制根据色副载波频率不同分为制根据色副载波频率不同分为 NTSC4.43 和和NTSC3.58（即（即 NTSC-M，M 制是指黑白电视制式）两制是指黑白电视制式）两种。种。NTSC4.43 是非标准是非标准 NTSC 制，主要用于视频信号制，主要用于视频信号的相互交流，如录像机、影碟机等视频信号。它的编码的相互交流，如录像机、影碟机等视频信号。它的编码原理框图如图原理框图如图 1.32 所示。所示。第一章 彩色电视基础原理 图图1.32 NTSC4.43制编码原理框图制编码原理框图 第一章 彩色电视基础原理 NTSC-M
4、 制是标准的彩色电视制式，它的视频带宽为制是标准的彩色电视制式，它的视频带宽为 4.2 MHz，它的编码原理框图如图，它的编码原理框图如图1.33 所示。所示。在在 NTSC-M 制中不是传送制中不是传送 U、V 色差信号，而是传送色差信号，而是传送 I、Q 色差信号，这样做是为了进一步压缩视频信号的带宽（实际色差信号，这样做是为了进一步压缩视频信号的带宽（实际 NTSC-M 制的带宽为制的带宽为 4.2 MHz）。图图1.33 NTSC-M制编码原理框图制编码原理框图 第一章 彩色电视基础原理 2.NTSC-M副载波的选择副载波的选择 色度信号频带宽度色度信号频带宽度fsc1.3MHZ的上边
5、带不应超过的上边带不应超过6MHZ。为了保证色度信号插到亮度信号的高端间隙处，为了保证色度信号插到亮度信号的高端间隙处，NTSC 色副载色副载波采用半行频奇数倍，即波采用半行频奇数倍，即 对对 NTSC4.43 制，视频带宽为制，视频带宽为 6 MHz，行频为，行频为 15 625 Hz，n 选取选取 284，其色副载波频率为，其色副载波频率为 对于对于 NTSC-M 制，帧频制，帧频f V=30 Hz，每帧，每帧 525 行，行频行，行频 fH=525fV=15 750 Hz，n 选取选取228，其色副载波频率为，其色副载波频率为 第一章 彩色电视基础原理 3.NTSC-M 制主要特点制主要
6、特点 NTSC-M 制有如下特点。制有如下特点。兼容性好。兼容性好。NTSC 制中，色副载波的频率取制中，色副载波的频率取 1/2 行频间行频间置，使亮度信号与色度信号频谱以最大间距错开，亮、色串扰置，使亮度信号与色度信号频谱以最大间距错开，亮、色串扰小。小。电路简单。电路简单。NTSC 制对色度信号的编、解码方式简单，制对色度信号的编、解码方式简单，使得电路简单，易于集成化。使得电路简单，易于集成化。图像质量高。图像质量高。NTSC 制每一行的色度信号都是以相同方制每一行的色度信号都是以相同方式传送的，与其他制式相比，不存在影响图像质量的行顺序效式传送的，与其他制式相比，不存在影响图像质量的
7、行顺序效应。应。对相位失真敏感。对相位失真敏感。NTSC 制色度信号是调幅制色度信号是调幅-调相波，调相波，其幅度失真会造成图像色饱和度失真，相位失真会造成图像色其幅度失真会造成图像色饱和度失真，相位失真会造成图像色调失真。由于人眼对色调失真比较敏感，因此调失真。由于人眼对色调失真比较敏感，因此 NTSC 制规定色制规定色度信号的相位失真限制在度信号的相位失真限制在12以内，这是其最大缺点。以内，这是其最大缺点。第一章 彩色电视基础原理 二、二、PAL制制 PAL 制是制是 1962 年德国德律风根（年德国德律风根（Telefunken）公司）公司研制成功的兼容制彩色电视制式。该制式是为了克服
8、研制成功的兼容制彩色电视制式。该制式是为了克服 NTSC 制相位色调失真的敏感性而产生的。目前使用制相位色调失真的敏感性而产生的。目前使用 PAL 制的国家有德国、中国、英国及西欧一些国家。制的国家有德国、中国、英国及西欧一些国家。1.逐行倒相正交调幅制逐行倒相正交调幅制 PAL 制又称逐行倒相正交平衡调幅制，它是在制又称逐行倒相正交平衡调幅制，它是在 NTSC 制正交平衡调幅的基础上，将其中已调的红色差分量进行制正交平衡调幅的基础上，将其中已调的红色差分量进行逐行倒相，即相邻两行的相位相差逐行倒相，即相邻两行的相位相差 180，这样可以利用相，这样可以利用相邻两行色彩的互补来消除由相位失真引
9、起的色调失真。传邻两行色彩的互补来消除由相位失真引起的色调失真。传送方式如下所示。送方式如下所示。第一章 彩色电视基础原理 第一行：第一行：Fn=Usinsct+Vcos sct（NTSC 行）行）第二行：第二行：Fn+1=UsinsctVcos sct（PAL 行）行）第三行：第三行：Fn+2=Usinsct+Vcos sct 如此类推，如此类推，PAL 制色度信号的数学式表达为制色度信号的数学式表达为 F=Usinsct Vcos sct 逐行倒相原理框图如图逐行倒相原理框图如图 1.34 所示。所示。图图1.34 逐行倒相原理逐行倒相原理 第一章 彩色电视基础原理 2.PAL 制相位失真
10、的补制相位失真的补偿原理偿原理 在接收端为了能按照色在接收端为了能按照色度信号的本来相位正确地重度信号的本来相位正确地重现原来的色调，必须把现原来的色调，必须把 PAL 行的色度信号分量行的色度信号分量 FV 再重再重新倒回来，也就是将如图新倒回来，也就是将如图 1.36 所示的所示的 Fn1 行色度信行色度信号在接收机中必须再倒回到号在接收机中必须再倒回到与之相应的与之相应的 Fn 位置上，否位置上，否则将失去原来的色调。则将失去原来的色调。图图1.36 相位失真的补偿原理相位失真的补偿原理 第一章 彩色电视基础原理 3.PAL 制色副载波的选择制色副载波的选择 为了使为了使 Y、FU、FV
11、 三个信号频谱错开，三个信号频谱错开，PAL 制采用了制采用了1/4 行频间置，为了减小行频间置，为了减小 色度信号对亮度信号干扰的可见度，色度信号对亮度信号干扰的可见度，PAL 制色副载波又增加了制色副载波又增加了 25 Hz，称半场频偏置，即，称半场频偏置，即 fsc=（n-1/4）fH+1/2fV，n=284，fsc=283.75fH+25Hz=4.43361875MHz4.43 MHz 图图1.37 PAL制亮度信号与色度信号的频谱关系制亮度信号与色度信号的频谱关系 第一章 彩色电视基础原理 4.PAL 制色同步信号制色同步信号 PAL 制色同步信号作用是为接收机副载波振荡器提供一个制
12、色同步信号作用是为接收机副载波振荡器提供一个频率和相位基准，而且还携带着色度信号中频率和相位基准，而且还携带着色度信号中N 行和行和 P 行的识别行的识别信息。信息。产生产生 PAL 制色同步信号的方法是在发送端产生一个色同步制色同步信号的方法是在发送端产生一个色同步选通脉冲，称为选通脉冲，称为 K 脉冲。将脉冲。将 K脉冲以一定的极性分别加到两个脉冲以一定的极性分别加到两个色差信号中，与色差信号一起送入平衡调幅器。正极性的色差信号中，与色差信号一起送入平衡调幅器。正极性的 K脉冲加入脉冲加入 V 平衡调幅器可以产生色同步信号的平衡调幅器可以产生色同步信号的 V 分量（分量（NTSC 行为行为
13、90，PAL 行为行为90），负极性，负极性 K 脉冲加入脉冲加入 U 平衡调幅平衡调幅器则可产生色同步信号的器则可产生色同步信号的 U 分量（分量（180），两个分量相混合便，两个分量相混合便形成了逐行交替变化（形成了逐行交替变化（135和和135）的色同步信号，如图）的色同步信号，如图 1.38 所示。所示。PAL 制色同步信号可表示为制色同步信号可表示为 第一章 彩色电视基础原理 图图1.38 PAL制色同步信号形成框图制色同步信号形成框图 第一章 彩色电视基础原理 5.PAL 制编码器制编码器 PAL 制编码器是将三基色信号制编码器是将三基色信号 E R、E G、E B 编制成编制成彩
14、色全电视信号，其编码原理框图如图彩色全电视信号，其编码原理框图如图 1.39 所示。编码过程所示。编码过程如下：如下：将三基色电信号将三基色电信号 ER、EG、EB 通过矩阵电路变成一个通过矩阵电路变成一个亮度信号亮度信号 EY 和两个色差信号和两个色差信号ER-Y、EB-Y。亮度信号亮度信号 EY 通过通过 4.43 MHz 陷波器、放大、陷波器、放大、0.6 s 延延时后再与行场同步信号、行场消隐信号时后再与行场同步信号、行场消隐信号 Es 相混合后，送往矩相混合后，送往矩阵电路。阵电路。色差信号色差信号 ER-Y、EB-Y 经频带和幅度压缩后，得到经频带和幅度压缩后，得到 V、U 信号。
15、信号。第一章 彩色电视基础原理 V 信号与信号与K 脉冲混合，脉冲混合，对副载波对副载波 Vcossct 进行进行平衡调幅，平衡调幅，得到已调色度信号得到已调色度信号 F V和和V 路色同步信号分量路色同步信号分量 F BV；U 信号与信号与 K 脉冲混合后，对副载波脉冲混合后，对副载波 sinsct 进行平进行平衡调幅，得到已调色度信号衡调幅，得到已调色度信号 FU 和和 U 路色步信号分量路色步信号分量 FBU。这两路信号叠加后得到色度信号这两路信号叠加后得到色度信号 F 和色同步信号和色同步信号FB（或用（或用 B 表示）表示）。由发射端产生基准色副载波由发射端产生基准色副载波 sins
16、ct，并得到，并得到 V cos sc t。色度信号（色度信号（F）、色同步信号（、色同步信号（B）、亮度信号、亮度信号（Y）、辅助信号（、辅助信号（S）混合后形成彩色全电视信号）混合后形成彩色全电视信号 FBAS。第一章 彩色电视基础原理 图图1.39 PAL制编码器原理图制编码器原理图 第一章 彩色电视基础原理 6.PAL制解码器制解码器 逐行倒相正交同步解调原理逐行倒相正交同步解调原理 第一章 彩色电视基础原理 三、三、SECAM制制 SECAM 是是 1966 年由法国首先使用，年由法国首先使用，它也是为了克服它也是为了克服 NTSC 制对相位失真敏感而设计的。制对相位失真敏感而设计的
17、。SECAM 意为顺序传送与记意为顺序传送与记忆彩色信号。目前主要有法国及东欧一些国家使用。忆彩色信号。目前主要有法国及东欧一些国家使用。SECAM 制制编码原理框图如图编码原理框图如图 1.40 所示。所示。图图1.40 SECAM制编码原理图制编码原理图 第一章 彩色电视基础原理 SECAM 制的特点如下：制的特点如下：它也是传送它也是传送 EY、ER-Y、EB-Y 三种信号。每一行都传三种信号。每一行都传送亮度信号，而两色差信号逐行顺序按行轮换传送。送亮度信号，而两色差信号逐行顺序按行轮换传送。由于每行只传送一个色差信号，色度信号的间置不必由于每行只传送一个色差信号，色度信号的间置不必要
18、采用正交平衡调幅的方法，而采用调频方式，分别用两个要采用正交平衡调幅的方法，而采用调频方式，分别用两个不同频率的副载波传送两个色差信号。不同频率的副载波传送两个色差信号。传送传送 ER-Y 的副载波频率为的副载波频率为 fSR=282fH=28215 625 Hz=4.40 625 MHz 传送传送 EB-Y 的副载波频率为的副载波频率为 fSR=272fH=27215 625 Hz=4.25 MHz 第一章 彩色电视基础原理 SECAM 制制不不发发送送色色同同步步信信号号，只只传传送送识识别别信信号号，而而且且识识别别信信号号不不是是每每行行都都传传送送，仅仅在在每每场场期期间间给给出出
19、9 行行的的行行识识别别信信号号。因因为为 SECAM 制制的的色色度度信信号号采采用用调调频频制制，在在彩彩色色电电视视机机解解调调时时与与 NTSC、PAL 制制不不同同，并并不不需需要要色色同同步步信信号号作作为为恢恢复复副副载载波波的的频频率率相相位位基基准准，它它所所需需要要的的仅仅仅仅是是识识别别 FR 和和 FB 行行的的识识别别信信号号，而而且且电电视视接接收收机机根根据据行行识识别别信信号号，只只需需每每场场判判断断并并纠纠正正电电子子开开关关的的切切换换相相位位。因因为为电电视视接接收收机机电电子子开开关关相相位位一一旦旦校校正正后后，在在一一场场的的时时间间内内一一般般可可保保持持下下去去，所以仅在场消隐期间传送所以仅在场消隐期间传送 9 行行识别信号已经足够。行行识别信号已经足够。