电视原理第三章.ppt

第三章,模拟彩色电视传输制式,3.1概述,彩色光的问题已经解决：分解为三基色传电视传输原理也解决了：分解为象素传接收后重现象素，逐行逐场排列黑白只有一个全电视信号，传输没有问题彩色有三路信号：R、G、B？X、Y、Z？Y、R-Y、B-Y？亮度、色调、饱和度？如何传送称为制式,设想？,用三个信道：三条线，或三台发射机拿出分解象素的手段（顺序制）：场顺序？行顺序？点顺序？三个信号编码组合（同时制）：一个信号常送，另两个轮流（顺序同时制）,结果,出现了NTSC、PAL、SECAM三大广播制式每个制式均和本国的黑白制式兼容，但互不兼容！每个制式又有几个不同的标准（原理同）任务相同：把三路彩色信号压在一路黑白信道带宽内传输,共同点,用Y信号作兼容信号，占全部频带选色差信号压缩带宽色差信号用副载波传送（小孩）亮度信号高频区空隙较大（把小孩抱到这里挤一挤）把色度信号“搬移”到高频段调制不是电视台发射的载波称“副载波”,剩余问题,第三个信号怎么办？再加一个副载波？已经到了低频频谱没有空隙美国人说：正交平衡调幅，一个副载波上调两个信号法国人说：轮流调制,3.2NTSC制,两个要点：正交平衡调幅，频谱交错1.平衡调幅：习惯用语，就是DSB（双边带）AM：（1+Macost）cosctDSB：costcosct,特点：载波0的点代表信息优点：没有载波项，插在亮度中干扰小如果是黑白部分，信号为O缺点：不能用简单的包络检波器解调但“正交”本来就不能用包络检波器,3.2.1正交调制与正交检波,一、正交调制数学上，若则两函数正交例：cost与sint,cost与cos2t选sinsct作为B-Y的副载波cossct作为R-Y的副载波在同一频率上调制了两个信息,电路组成,信号混合不难实现，能分离吗？,合成信号,F=Fu+Fv=(B-Y)sinsct+(R-Y)cossct振幅：已经混杂用同步检波：输入信号标准载波Fcossct=(B-Y)sinsct+(R-Y)cossctcossct=(B-Y)sin2sct/2+(R-Y)(1+cos2sct)/22倍高频解调信号2倍高频同理，用sinsct相乘可解得(B-Y),二、色度信号矢量,建立平面坐标X轴代表sin分量Y轴代表cos分量|F|=arctg(R-Y)/(B-Y)矢量在X轴投影为（B-Y）在Y轴投影为（R-Y）调幅调相波，相位对应比例，比例代表色调,三、同步检波,数学上已证明了解调的可能性，现在从时域上看正交调制的意义1.载波指定的相位点电压代表信息2.信号合成时是瞬时值相加3.sin最大值时，cos为0cos最大值时，sin为0，互不干扰所以只要在指定相位点上取样同步检波,四、色同步信号,给接收机提供标准的副载波相位双边带没有载波，另加色同步时间：消隐后肩形状：9-10个周期的副载波相位：180产生方法：用开关脉冲调幅同步方法：控制锁相环产生连续的副载波,五、标准彩条调制波形,3.2.2色度幅度压缩,问题1.黑电平处超过同步头2.白电平处可能过调制令U=0.493（B-Y）V=0.877（R-Y）F=Usinsct+Vcossct比例代表色调：=arctg(V/U),实测波形,3.2.3矢量图,对色度信号画平面坐标图可用极坐标画也可用直角坐标画这些图干吗？检测电视系统,规律,矢量角度（比例）代表色调互补色长度相等，方向相反两种颜色相混，可以矢量叠加从另一个角度看彩色信号：亮度Y色调饱和度|F|,理论上解决了传输原理RY全频带彩色电视信号G(R-Y)正交调制插入B(B-Y)定量计算一下：BW=2（1.5MHz）=3MHz美国黑白电视带宽4.2MHz，已经占到低频段！,继续压缩带宽？压到1MHz以下影响质量改用单边带传输，能不能正交解调？costcost=cos(+)t+cos(-)t/2cos(+)t=costcost-sintsint本来调制在cos上的信号串到另一个上了！,3.2.4Q、I信号,重新组织信号压缩带宽人眼对各种颜色的分辨力并不相同红绿红蓝绿蓝40%23%19%对青红变化敏感不能压对绿紫变化不敏感可以压U、V信号？都不能压,组织Q、I信号一个沿最敏感方向一个沿最不敏感方向依然垂直，旋转33数学处理，重新组合：YQI,Q信号带宽：0.5MHzI信号带宽：1.5MHzQ用DSB，不会串入II用残留边带，0.5M以下是DSB，不串0.5-1.5M是单边带会串入Q，但可以滤除,3.2.5副载波选择,色度信号在亮度频带内，怎样减少互相干扰？1.频率尽量高，频谱稀少2.频谱交错,频谱间隔相等，只要找准一个即可精确选定色副载波fscfsc=227.5fH=455fH/2=5713fH/2相对关系严格锁定只要用一种“梳状滤波器”即可分离可以看作是一种特殊的频分复用色度离伴音较近，fsc与fA也需频谱交错,干扰光点亮度串色,3.2.6NTSC编解码框图,三基色亮度色差正交调制频谱交错加辅助信号,为什么要做编码解码的游戏？,3.2.7NTSC制缺点,NTSC制在较窄的带宽内较好的解决了兼容只要按色同步解调，就能不失真地恢复信号但是就在同步上要出问题！如果色度信号相位偏移？相角代表色调，色调畸变！色同步相移也类同,不能调准相位吗？是有这个旋纽但是当信道相移不是定值就不好对付了！信道失真：1.微分增益失真：不同的电平有不同的增益影响幅度（饱和度）2.微分相位失真：不同的电平有不同的相移影响相位（色调）,色同步在固定的消隐电平上，而色度信号是骑在不同亮度电平上的，不好校正。5即可被发现（要求太苛刻了）NTSC规定12，否则失真太大。PAL制与SECAM制就是改进方法,3.3PAL制,利用相位交变改进NTSC制的失真又叫逐行倒相的NTSC制,3.3.1相序交变原理,根据矢量图，相位代表色调因为v轴在U轴之前以紫色为例：相角超前代表偏红相角落后代表偏蓝当U轴在v轴之前则代表的意义完全相反！,相反也是失真，让它们互相抵消？！,最终结果，相角（色调）不变振幅（饱和度）稍小注意：只能倒v轴，不能同时再倒u轴否则相序没有改变,取平均的方法,人眼平均：彩色分辨力小于黑白，只能看到两行的平均色缺点：亮度有偏差会被看出（恒定亮度失效）奇偶场还不一样出现爬行（百叶窗效应）电路平均：先记住上一行的信号（用延迟线）相加得U（V信号两行相反被抵消）相减得V（U信号两行相同被减掉）,3.3.2PAL制色度和色同步信号,一、色度（色差）仍然采用正交平衡调幅，只是把V逐行倒相F=FuFv=UsinsctVcossct用极坐标：F=矢量图？有两张，镜象对称,实测矢量图,二、PAL色同步,接收机的倒相开关应与发射端同步再加个同步信号？把色同步做成不一样：相位：135时间：消隐后肩形状：9-10个周期看成两个分量叠加：定相分量180识别分量90,3.3.3频谱交错与副载波选择,一、色度信号频谱NTSC频谱PAL制色度频谱有不同吗？,研究思路,Fu信号相同Fv信号被乘了“”，频谱？“”的频谱cossct频谱V（cossct）频谱全部色度频谱,二、与亮度信号频谱交错,不能fH/2频谱交错，只能fH/4频谱交错选fsc=(n)fH，称fH/4偏置fsc还要尽量靠近高频端，取fsc=（284-）fH频谱的微观结构还有问题,副谱线间距50Hz，fH总共可容78根副谱线，余6.25Hz，中心空隙12.5Hz。为什么不把Y信号往旁边挪一挪？半场频偏置fsc=（284-）fH+fV/2=4433618.75Hz简称4.43MHz,三、亮、色互串的影响,频谱交错可以理解为特殊的频分复用，可以用特殊的（梳状）滤波器进行分离。普及型彩电和黑白电视机并未这样滤波，色副载波加在亮度上必然显示为亮度干扰。频率越高，干扰点越细小，能见度越小；频谱交错，不是行频的整数倍，上下行花纹不会排列整齐，能见度小。亮度对色度的干扰相类似。,3.3.4PAL编解码框图（参看P258）,（参看P299）,三、梳状滤波器,组成,一、定性分析,n行：Fn=Usinsct+Vcossctn+1行：Fn+1=Usinsct-Vcossct加法器：Fn+Fn+1=2Usinsct减法器：Fn-Fn+1=2Vcossct（可能是负号）加法器永远是U信号，减法器永远是V信号实际延迟线倒相，加减号互换。,条件,相邻行色度未变色度象素大延迟后幅度未变可以均衡副载波相位同相（或反相）？结果：不仅对相邻行取了平均而且分离了Fu、Fv！,二、延迟量的精确值,从取平均角度：上下象素要对齐，群时延（包络线）应64s从加减法角度：Fu、Fv的包络线不能加，是瞬时值相加，应同相（或反相）。（220V+220V=380V？）因为fsc=（284-）fH，64s不是它的整数倍，有283.75个周期，既不同相，也不反相！,要么多延时1/4周期：64.057s（同相）要么少延时1/4周期：63.943s（反相）包络线少许误差问题不大,三、梳状滤波器频响,输入幅度不变、频率可变的正弦波输出幅度如何变化？输入：ui=cost延迟后：u=cos(t-)（坐标平移）加法器输出：u+=ui+u=cost+cos(t-)=cost+costcos+sintsin=(1+cos)cost+sinsint,输出幅度,|K+|=2|cos(/2)|=2|cos(2f/2)|=2|cosf|=2|cosf/fd|其中fd=1/，是延迟周期所对应的频率若f/fd=n（整数）|K+|=2f/fd=n+1/2，|K+|=0,频响曲线,当=64s，频响为行频的整数倍，可分离NTSC制的亮度信号当=63.943s，fd上升，梳齿拉长，峰值延伸到Fv信号,同理可证明|K-|=2|sinf/fd|零极点相反，梳出Fu，梳掉Fv,因为有梳状滤波器，所以可以认为Fu、Fv是频分复用不易互串若延时有误差，另一个色度不能落在零点上分离不完善好在串色分量也是逐行倒相的，相邻行失真互补人眼平均若亮度不恒定爬行,3.4SECAM制简介,PAL制在频率相位上打主意频分复用SECAM制在时间上打主意时分复用两个色度调制在一个副载波上要串色，现在n行只调制一个（R-Y），不串下次n+1行只调制一个（B-Y），也不串接收机缺一个信号解不出方程，借用上一行的色差信号（彩色象素大，两行差不多）,设计一个系统,编码器只有一个色度，采用抗干扰能力最强的调频系统,解码器,用鉴频器解调，不必“恢复副载波”微分相位失真只会出现在色度边沿，(=d/dt)，大面积色度决不失真！,三种制式信号处理要点,传亮度正交平衡行频/2色差调幅频谱交错传亮度V信号正交平衡行频/4色差逐行倒相调幅频谱交错梳状滤波器传亮度色差信号调频置于亮度色差轮流传送高频段存储复用,三种制式比较,信号处理：NTSCPALSECAM组成简单复杂：要延迟线要延迟线、识别开关容易集成副载波恢复、识别开关不必恢复副载波接收机成本：低高中兼容性：fH/2交错，好fH/4交错，中不能交错，差,NTSCPALSECAM,亮色信号可分离性：易，梳状滤波器分中，2倍延迟线“梳”很难分离（FM波）演播室节目转换：方便，只要副载波（同NTSC）复杂，FM波不可加同相，直接相加必须解码后相加录放性能：必须有精确的时基校正（同NTSC）好，甚至可用黑白机,NTSCPALSECAM,传输性能：微分增益影响亮色