第九组_PAL制电视信号的编、解码建模

1、电视技术课程设计报告 题目： PAL制电视信号的编、解码建模 学 生 姓 名： 陶建平 专 业： 信息工程 班 级： 2012 级 学 号： 22041240124 设计时间：2015 年10 月目 录1 绪论12 RGB信号产生电路23 PAL制编码器建模23.1 矩阵电路33.2 亮度通道建模53.3 色度通道建模63.4 色差信号加入色同步门脉冲63.5 副载波电路的实现以及平衡调幅73.6 FBAS信号84 PAL制解码建模104.1 亮度信号与色度信号分离104.2 亮度信号与行同步信号的分离114.3 色度信号与色同步信号分离124.4 色度信号中Fu,Fv信号的分离134.5 色

2、差信号的解调144.6 RGB信号的解调145 心得体会？参考文献？1. 绪论彩色全电视信号由亮度信号Y, 色度信号F, 复合同步信号S, 复合消隐信号A, 色同步信号Fb组成。编码就是将这几个信号组合在一起最后形成全电视信号FBAS，而最重要亮度信号和色度信号这是由R、G、B三基色信号通过编码矩阵形成的。所谓解码，就是编码的逆过程，是将全电视信号FBAS最终还原成R、G、B三基色的过程。本课题是由MATLAB中的Simulink来实现完成的。Simulink是MATLAB软件的扩展，他是一个用来实现进行动态系统仿真、建模和分析的软件包，他不但支持线性系统仿真，也支持非线性系统仿真，也可以进行

3、离散系统仿真或者二者的混合系统的仿真，同时它支持具有多种采样速率的系统仿真。可以用来建模、分析和仿真各种动态系统的交互环境，包括连续系统，离散系统和混杂系统。在Simulink环境中，我们将观察到现实世界中非线性因素和各种随机因素对系统行为的影响。而且可以再仿真进程中改变感兴趣的参数，实时地观察系统行为的变化。2、RGB信号产生电路PAL制编码器的输入是R、G、B三基色电信号，因此在编码之前，首先要产生R、G、B三基色信号为了使三种基色混合出等时间宽度的8种颜色，所以三基色的频率应该是2倍的关系。由标准彩条信息的理论知识，可以将R、G、B三基色的频率之比设为2:1:4，所以设置R基色信号脉冲分

4、别是由2个周期为0.5s、脉冲宽度为0.1s，延时为0.2s的单脉冲信号组成；而G基色信号脉冲是由周期为0.5s,脉冲宽度为0.2s的一个单脉冲形成；B基色信号分别是由4个周期为0.5s、脉冲宽度为0.05s,延时为0.1s的单脉冲组成。又因为我国规定视频信号带宽按照6MHz分析计算。所以需要经过频率为6MHz的低通滤波器进行滤波。最后构建出RGB信号产生模型如图2-1所示。图2-1 RGB三基色信号产生模块RGB电信号波形如图2-2所示。图2-2 R、G、B电信号波形3 PAL制编码器建模3.1 矩阵电路编码，就是把三基色电信号R、G、B编制成彩色全电视信号FBAS的过程。上面图像信号产生电

5、路所产生的R、G、B信号，经混合可以得到亮度信号和色度信号。将R、G、B信号编码矩阵电路后变为Y、V、U信号，其中YVU信号与RGB信号的关系为： Y = 0.3R + 0.59G + 0.11BR-Y = 0.7R - 0.59G - 0.11BB-Y = -0.3R - 0.59G + 0.89B V = 0.887(R - Y) U = 0.493(B - Y)所以，矩阵电路为如图3-1所示。图3-1 矩阵电路Y、V、U电信号波形如图3-2所示。图3-2 Y、V、U信号波形3.2 亮度通道建模为了减小亮度信号对色度信号的干扰，将矩阵电路输出的Y信号与行同步信号、场同步信号（消隐信号）相混

6、合。由于消隐电平本来就为0，所以在实际模块搭建中并没有另外加上消隐信号。又因为色差信号经过滤波电路后会引起附加延时，所以为了使亮度信号与色度信号能够同时进入混合电路，需要将亮度信号进行大约0.6s的延时。采用一个脉冲信号发生器产生同步脉冲，幅值为0.3，周期为0.5s，脉冲宽度为6%，延时为0.38s输出，然后在经过反相后与亮度信号相叠加。亮度通道建模如图3-3所示：图3-3 亮度通道模块亮度信号波形如图3-4所示：图3-4 亮度信号波形3.3 色度通道建模经矩阵电路输出的色差信号V和U需分别通过低通滤波器滤除色度信号中1.3MHz以上的高频分量，所以低通滤波器的带宽均设为1.3MHz,如图3

7、-5所示： 图3-5 色度通道模块3.4 色差信号加入色同步门脉冲色差信号V和U要分别与+K和-K选通脉冲混合，其中+K和-K脉冲的周期均为0.5s,脉冲宽度为3.5%,脉冲幅度为0.2,延时为0.45s。以上是V、U色差信号分量与色同步信号分量的混合，混合后在经过平衡调幅，分别得到色度信号和色同步信号±Fv+Fbv和Fu+Fbu。加入色同步信号的V、U电路模块如图3-6所示。图3-6 加入色同步信号的V、U电路模块加入色同步信号后的V、U波形图如图3-7所示。图3-7 加入色同步信号后的的V、U波形图3.5 副载波电路的实现以及平衡调幅加载了色同步信号的色差信号要分别对两个正交副载

8、波sinsct 和 ±cossct进行平衡调幅。先设置一个正弦信号发射器，频率设置为44336.1875Hz，由此产生副载波sinsct与上面的U信号一起送入乘法器进行平衡调幅。同时，将正弦波分别延时周期的1/4和3/4就分别得到对应的-cossct和+cossct，用一个频率为7812.5Hz的方波来控制开关电路，便可得到副载波±cossct，将其与上面的V信号一起送入乘法器进行平衡调幅。电路模块如图3-8所示，波形图如3-9所示。图3-8 副载波电路模块图3-9 U、V信号波形3.6 FBAS信号最后将上面得到的信号F+S，信号F+Fb进行混合后形成全电视信号，此时的全

9、电视信号为正极性调制信号，所以需要再给它乘以-1变为负极性调制，最后形成全电视信号FBAS。电路模块如图3-10所示，波形图如图3-11所示。图3-10 编码总电路模块图3-11 Y+S、FBAS、F+Fb信号波形以上为电视信号编码的全过程，由RGB信号模块产生三基色信号，通过电视编码器中的亮度信号通道和色度信号通道最终产生全电视信号FBAS。4 PAL制解码建模4.1 亮度信号与色度信号分离从预视放输出的彩色全电视信号FBAS，经过4.43MHz的陷波器和色度带通滤波器进行频率分离，将FBAS分离成亮度信号和色度信号两部分。亮度信号与色度信号的分离模块搭建如图4-1所示。图4-1 亮度信号与

10、色度信号的分离模块分离出的亮度信号和色度信号如图4-2所示。图4-2 分离出的亮度信号和色度信号4.2 亮度信号与行同步信号的分离FBAS信号经4.43MHz的陷波器之后将彩色全电视信号的色度信号滤除，保留亮度信号。因为FBAS信号是负极性，所以乘以-1变为正极性。再进过两个不同电平的限幅器分别分理处亮度信号和行同步信号。分离模块如图4-3所示。图4-3 亮度信号和行同步信号分离模块分离出的亮度信号和行同步信号如图4-4所示。图4-4 分离出的亮度信号和行同步信号4.3 色度信号与色同步信号分离因为色度信号与色同步信号同步而不同时，所以可以根据色度信号与色同步信号的脉冲宽度与延时来设置两个脉冲

11、幅度为1，脉冲宽度与延时不同的脉冲信号与通过带通滤波器后的F信号相乘，最终得到色度信号与色同步信号。分离电路模块如图4-5所示。图4-5 分离电路模块如分离出的色度信号与色同步信号如图4-6所示。如图4-6 分离出的色度信号与色同步信号4.4 色度信号中Fu,Fv信号的分离梳状滤波器可以完成色度信号的两个分量Fu与±Fv的分离，为了有效地分离两个色度分量，延时线的延时时间要准确的数值，即延时后色度信号的副载波相位要与延时前相反，以实现相邻两色度信号相加或相减时能分别输出色度分量其中之一。所以延时时间为副载波的半个周期。梳状滤波器模块如图4-7所示。图4-7 梳状滤波器模块分离出的Fv

12、、Fu信号如图4-8所示。图4-8 分离出的Fv、Fu信号4.5 色差信号的解调要解调出VU信号、需要先从色同步信号中解调出副载波sinsct 和 ±cossct，所以需要利用PLL锁相环来实现副载波的解调。最后从Fv和Fu中分离出V、U信号。4.6 RGB信号的解调要解调出R、G、B三基色信号就需要将之前解调出来的亮度信号Y和色度信号V、U同时输入解码矩阵电路进行分解。因为之前编码时V和U的系数分别压缩为0.877和0.493，所以要在解调出来的V、U信号后面分别乘以1/0.877 和 1/0.493，得到最原始的R-Y和B-Y信号。有根据公式可以得到G-Y=(-0.3/0.59)

13、R-Y - (0.11/0.59)B-Y,最后可以根据公式：R = (R-Y) + Y；G = (G-Y) + Y；B = (B-Y) + Y；分别得到三基色信号，解码矩阵电路模块如图4-9所示。图4-9 解码矩阵电路模块解码出来的R、G、B三基色信号如图4-10所示。图4-10 解码后的R、G、B三基色信号编、解码电路总框图如图4-11所示。R、G、B三基色信号通过编码形成了全电视信号FBAS，然后在经过解码最终还原成R、G、B三基色信号。其中包括了矩阵电路、色度通道建模和亮度通道建模。解码过程中包括了亮度信号和色度信号的分离、亮度信号和行同步信号的分离、色同步信号的分离、梳状滤波器、色度信号的解调以及解码矩阵电路。心得体会本设计是在卓嘎老师的精心指导和悉心关怀下完成的。通过本次课题的设计制作，我不仅感受到了MATLAB的强大，而且更加的熟悉和掌握了simulink中的各模块的功能。老师认真严谨的工作作风以及在课余对我的关心和教育使我从中学到许多，不仅教会了我丰富的专业知识，更教会了我做人做事的深刻道理。这培养了我良好的作风、独立解决困难的能力和刻苦踏实的工作精神。同时感谢同学们对我的帮助与支持，经常与他们共同合作、探讨问题，使我受益颇多！参考文献1 MATLAB_SIMULINK通信系统建模与仿真实例分析2