第五章兼容制彩色电视制式编码与解码_1

1、第五章第五章 兼容制彩色电视制式、编码兼容制彩色电视制式、编码与解码与解码5.1 黑白、彩色电视兼容的可能性黑白、彩色电视兼容的可能性5.2 兼容制彩色电视制式兼容制彩色电视制式5.3 PAL制彩色电视编码与解码原理制彩色电视编码与解码原理5.4 梳状滤波器解码原理（梳状滤波器解码原理（PALD）5.3 PAL制彩色电视编码与解码原理制彩色电视编码与解码原理5.3.1.1 5.3.1.1 色度信号的压缩色度信号的压缩 为了实现兼容，在彩色电视制式中规定：为了实现兼容，在彩色电视制式中规定：彩色电视信号彩色电视信号是由色度信号与黑白电视信号相加而成的是由色度信号与黑白电视信号相加而成的负极性亮度

2、信号仍以负极性亮度信号仍以扫描同步电平为最高扫描同步电平为最高，若定义其为若定义其为100%黑色电平黑色电平即消隐即消隐电平为电平为76%；白色电平白色电平为为20%。叠加后的结果会使色度信号的动叠加后的结果会使色度信号的动态范围超出了黑白电平的范围态范围超出了黑白电平的范围思考：若不作任何处理思考：若不作任何处理当色度信号超过白电平时当色度信号超过白电平时规定规定：当色度信号高于同步电平时当色度信号高于同步电平时 把色度信号压缩到白黑电平范围的把色度信号压缩到白黑电平范围的33%5.3.1.1 5.3.1.1 色度信号的压缩色度信号的压缩将对发射机中的调将对发射机中的调制器产生过调失真制器产

3、生过调失真色度信号将会被切割出色度信号将会被切割出来，破坏接收机的同步来，破坏接收机的同步色度叠加在亮度电平的最高值应比同步电平低色度叠加在亮度电平的最高值应比同步电平低5.5%；色度信号的最低电平应在零以上，规定高于色度信号的最低电平应在零以上，规定高于1.5%。被压缩了的蓝色差信号和红色差信号可分别表示为：被压缩了的蓝色差信号和红色差信号可分别表示为：0.493()2.030.877()1.14VBYBYRYRYU(5.12) 用压缩后的用压缩后的U、V信号去调制两个互相正交的副载波，信号去调制两个互相正交的副载波，便得到两个已调色度分量：便得到两个已调色度分量：sincosUSCVSCF

4、UtFVt(5.13) 5.3.1.1 5.3.1.1 色度信号的压缩色度信号的压缩将将两个已调色度分量相加便获得色度信号两个已调色度分量相加便获得色度信号，其数学表达式为：，其数学表达式为：22 sin()UVSCFFFUVt(5.14) 副载波频率arctgVU PAL制是在制是在NTSC制的基础上加了一个逐行倒相的改进制的基础上加了一个逐行倒相的改进措施，所以称为措施，所以称为逐行倒相正交平衡调幅制逐行倒相正交平衡调幅制。5.3.1.1 5.3.1.1 色度信号的压缩色度信号的压缩 所谓逐行倒相，是将色度信号中的一个分量，即第二分所谓逐行倒相，是将色度信号中的一个分量，即第二分量量FV逐

5、行倒相。逐行倒相。什么是逐行倒相？什么是逐行倒相？ 具体的讲：具体的讲：5.3.1.2 5.3.1.2 逐行倒相逐行倒相当扫描顺序为当扫描顺序为第第n+1行时行时，FV等于等于Vcos(SCt+180 )，即相当于即相当于矢量矢量V的相位变为的相位变为270 ；当扫描顺序为当扫描顺序为第第n+2行时行时，矢量矢量V的相位又变回到的相位又变回到90 。当扫描顺序为当扫描顺序为第第n行行时，时，FV等于等于VcosSCt，即相当于，即相当于矢矢量量V的相位是的相位是90 ； 而矢量而矢量U的相位是不随扫描的相位是不随扫描行序改变的。行序改变的。 矢量矢量V的相位如上反复进行，的相位如上反复进行，

6、因此，相加后因此，相加后色度信号的相位也是逐行改变的色度信号的相位也是逐行改变的。其数学表。其数学表达式为：达式为：(5.15) sincos sin( )cos sin|( )SCSCSCkSCSCUtVtUtt VttFtF22|FUV( )( )arctgkVttU 5.3.1.2 5.3.1.2 逐行倒相逐行倒相 称为称为开关函数开关函数，( )kt图5.10 开关函数波形图当取值为当取值为+1时，即未倒相行时，即未倒相行Fn，称为，称为NTSC行；行；5.3.1.2 5.3.1.2 逐行倒相逐行倒相 其为半行频方波，幅值为其为半行频方波，幅值为1，反映，反映了逐行倒相。了逐行倒相。(

7、 )kt当取值为当取值为-1时，即倒相行时，即倒相行Fn+1，称为，称为PAL行。行。 对于任一色度信号，对于任一色度信号， Fn与与Fn+1矢量以水平轴矢量以水平轴U镜像对称。镜像对称。图5.11 PAL制色度信号矢量图5.3.1.2 5.3.1.2 逐行倒相逐行倒相 从电视摄像机到接收机的整个电视系统中，含有从电视摄像机到接收机的整个电视系统中，含有各种各样的相位失真，例如：各种各样的相位失真，例如：采用逐行倒相都能使这些相位误差互补抵消。采用逐行倒相都能使这些相位误差互补抵消。 传输系统各单元的传输系统各单元的线性相位失真线性相位失真；5.3.1.3 PAL5.3.1.3 PAL制对相位

8、失真补偿原理制对相位失真补偿原理 在多山地区或高层建筑物附近信号传播过程中发生在多山地区或高层建筑物附近信号传播过程中发生多径相位干扰多径相位干扰； 接收机中副载波恢复电路的接收机中副载波恢复电路的相位失真相位失真。PAL制相位失真的补偿原理制相位失真的补偿原理 1950年，有两位学者提出彩色相位交替法，可经光学年，有两位学者提出彩色相位交替法，可经光学来平均互补的串色误差。来平均互补的串色误差。 这些是德国人布鲁赫提出的这些是德国人布鲁赫提出的PAL制逐行倒相法可以补制逐行倒相法可以补偿相位失真偿相位失真的基础。的基础。5.3.1.3 PAL5.3.1.3 PAL制对相位失真补偿原理制对相位

9、失真补偿原理 1960年，另一位法国学者提出传送窄带色差信号时，年，另一位法国学者提出传送窄带色差信号时，可将相邻行的彩色信息视为大致相同的概念。可将相邻行的彩色信息视为大致相同的概念。为什么采用为什么采用V信号逐行倒相的办法就可以补偿相位失真呢？信号逐行倒相的办法就可以补偿相位失真呢？图5.12 PAL制克服相位失真原理假设Fn和Fn+1都相移一个相角，NTSC行本来是Fn ，相移就移到Fn ；PAL行本来是Fn+1 ，但相移就移到Fn+1 。接收机接收到的是Fn和Fn+1这两个色度信号。这样，PAL制彩色电视机在重现彩色图像时，相邻两行色度信号是Fn和Fn+1，这两个矢量的平均矢量Fn 仍

10、在Fn位置处。平均色调准确的重现了原色调，这是PAL制的突出优点。5.3.1.3 PAL5.3.1.3 PAL制对相位失真补偿原理制对相位失真补偿原理由于接收机在进行彩色解码前，先把PAL行色度信号Fn + 1 中的V分量倒相1 8 0， 产 生 色 度 矢 量Fn+1 。 合成的平均矢量合成的平均矢量Fn的幅度比起原色度矢量的幅度是略的幅度比起原色度矢量的幅度是略为减少了一点，为：为减少了一点，为：减少的量为：减少的量为：因此，色度矢量长度减少程度与相移因此，色度矢量长度减少程度与相移有关。有关。11()cos2nnnnFFFF(5.16) (1 cos)nFF5.3.1.3 PAL5.3.

11、1.3 PAL制对相位失真补偿原理制对相位失真补偿原理 色度信号的缩短意味着色饱和度的减少，这种现象称色度信号的缩短意味着色饱和度的减少，这种现象称为为退色效应退色效应。可见，。可见，PAL制对相位失真的改善是以色调退制对相位失真的改善是以色调退色为代价的色为代价的。 幸而，人眼对色饱和度的变化不太敏感。幸而，人眼对色饱和度的变化不太敏感。 上文中所说的上文中所说的平均平均，是用人眼的生理混合特性实现的。，是用人眼的生理混合特性实现的。实际上，在接收机中，这种平均是实际上，在接收机中，这种平均是通过延时分离电路来完通过延时分离电路来完成的成的。 不论采用何种平均方法，原理是相同的，即：不论采用

12、何种平均方法，原理是相同的，即：5.3.1.3 PAL5.3.1.3 PAL制对相位失真补偿原理制对相位失真补偿原理当当 = 40 时，时，Fn的幅度减小了的幅度减小了25%，这时人眼才觉察，这时人眼才觉察到退色了到退色了PAL行的相位失真效果与行的相位失真效果与NTSC行行相反，使得色调畸变得到了校正。相反，使得色调畸变得到了校正。 ，故，故PAL制允许的相位失真高达制允许的相位失真高达40 。图5.13 PAL制编码调制原理框图5.3.2 PAL5.3.2 PAL制编码调制原理制编码调制原理(1) 将将R、G、B三个三个基色信号通过矩阵电基色信号通过矩阵电路，变换成亮度信号路，变换成亮度信

13、号Y和色差信号和色差信号U、V。(2) U和和V信号通过低通信号通过低通滤波器，只保留滤波器，只保留1.3MHz以下的低频信号。以下的低频信号。(3) 把带宽限制把带宽限制后的后的U、V信号信号送入送入U和和V平衡平衡调制器，对零相调制器，对零相位 的 副 载 波 和位 的 副 载 波 和90 相位的副相位的副载波进行平衡调载波进行平衡调幅。幅。5.3.2 PAL5.3.2 PAL制编码调制原理制编码调制原理(4) 色差信号色差信号V对副载波对副载波cossct进进行逐行倒相的调制行逐行倒相的调制，产生平衡，产生平衡调幅波调幅波FV=V cossct ，即：，即：第第n行行：V与与+ coss

14、ct进行平衡调进行平衡调幅，产生幅，产生+ V cossct；第第n+1行行：V与与-cossct进行平衡进行平衡调幅，产生调幅，产生- V cossct，以后各，以后各行逐行交替。行逐行交替。(5) 要给要给V平衡调幅器输平衡调幅器输入一个入一个90移相网络，移相网络，一个一个180倒相器，并输倒相器，并输入入+cossct与与-cossct 。5.3.2 PAL5.3.2 PAL制编码调制原理制编码调制原理NTSC行行时，开关信号半行频方时，开关信号半行频方波为正半周波为正半周(一个行周期一个行周期TH时间时间)，使使PAL开关接至开关接至“1”，输出，输出+cossct；PAL行行时，半

15、行频方波为负半时，半行频方波为负半周周(一个行周期一个行周期TH时间时间)，使，使PAL开关接至开关接至“2”，输出，输出- cossct 。(5) 为了使亮度信号对色度信号为了使亮度信号对色度信号的干扰在电视上看不出来，所的干扰在电视上看不出来，所以在亮度通道中设有一个以在亮度通道中设有一个中心中心频率为色副载波频率的陷波器频率为色副载波频率的陷波器。5.3.2 PAL5.3.2 PAL制编码调制原理制编码调制原理由于色差信号通过低通滤波器后，一由于色差信号通过低通滤波器后，一定会引起附加延时，为了使亮度信号定会引起附加延时，为了使亮度信号和色度信号在时间上一致，须和色度信号在时间上一致，须

16、将亮度将亮度信号加以适当延时信号加以适当延时，延时量约为，延时量约为0.6s。 (6) 将将FU、FV两个平衡调两个平衡调幅色度分量与亮度信号幅色度分量与亮度信号Y在在线性相加器中叠加，其输线性相加器中叠加，其输出便是彩色全电视信号。出便是彩色全电视信号。5.3.2 PAL5.3.2 PAL制编码调制原理制编码调制原理PAL编码器的任务是将摄像机摄编码器的任务是将摄像机摄取的三个基色信号取的三个基色信号R、G、B编编制成彩色全电视信号。制成彩色全电视信号。 解码是编码的逆过程。解码是编码的逆过程。逐行倒相正交同步解调逐行倒相正交同步解调5.3.3 5.3.3 逐行倒相正交同步解调原理逐行倒相正

17、交同步解调原理思考：解码器的作用是什么？思考：解码器的作用是什么？ 解码器把彩色全电视信号还原成三基色信号。解码器把彩色全电视信号还原成三基色信号。 PAL解码器有各种类型，目前广泛应用的是解码器有各种类型，目前广泛应用的是PALD，又，又称为称为延时线性延时线性PAL解码器解码器。 下面介绍下面介绍PALD的工作原理。的工作原理。图5.14 PALD解码器原理框图5.3.3 5.3.3 逐行倒相正交同步解调原理逐行倒相正交同步解调原理(1) 通过通过频率频率分离分离，把彩色，把彩色全电视信号分全电视信号分离为亮度信号离为亮度信号和色度信号。和色度信号。用一个用一个陷波器陷波器，其陷，其陷波频

18、率为色副载频，波频率为色副载频，从彩色全电视中滤去从彩色全电视中滤去色度信号，色度信号，得到亮度得到亮度信号信号。用一个用一个带通滤波器带通滤波器，其通频带的中心频率也，其通频带的中心频率也为色副载波，并具有色度信号占有的带宽，为色副载波，并具有色度信号占有的带宽，从彩色全电视信号中选出从彩色全电视信号中选出色度信号色度信号。5.3.3 5.3.3 逐行倒相正交同步解调原理逐行倒相正交同步解调原理(2) 色度信号经延时色度信号经延时解调器，也称梳状滤解调器，也称梳状滤波器分离出两个色度波器分离出两个色度分量分量FU和和FV。 (3) 为了从色度分量为了从色度分量FU、和、和FV中解调出两个色差

19、信号，中解调出两个色差信号，再各用一个同步解调器。再各用一个同步解调器。 注意，注意，红色差信号同步解调器输入信号是逐行倒相的红色差信号同步解调器输入信号是逐行倒相的，无论是，无论是PAL行行还是还是NTSC行，解调器输出均为正极性红色差信号行，解调器输出均为正极性红色差信号(R-Y) ，因此，该同步解，因此，该同步解调器调器插入的副载波的倒相次序应与输入的插入的副载波的倒相次序应与输入的FV分量一一对应分量一一对应，否则，将会，否则，将会产生很大的色调失真。产生很大的色调失真。5.3.3 5.3.3 逐行倒相正交同步解调原理逐行倒相正交同步解调原理(4) 将亮度信号将亮度信号 Y 和两个色差

20、信号和两个色差信号 (R-Y) 、 (B-Y) 送入解码矩阵，还原成三送入解码矩阵，还原成三个基色信号个基色信号 R、G、B，最后送至彩色显像管。，最后送至彩色显像管。n SECAM制制：将两种已调色差信号从时间上分开，避免：将两种已调色差信号从时间上分开，避免两种色度分量的互相干扰。两种色度分量的互相干扰。n NTSC制制：两色度分量的频谱是重合的，但相位不同。：两色度分量的频谱是重合的，但相位不同。5.3.4 PAL5.3.4 PAL制频谱间置原理制频谱间置原理 为了兼容，彩色电视信号的总频带要与黑白电视信号为了兼容，彩色电视信号的总频带要与黑白电视信号的频带相同。的频带相同。实现方法实现

21、方法：将已压缩的色度信号频谱插入亮度信号频谱：将已压缩的色度信号频谱插入亮度信号频谱的间隔之中，从而的间隔之中，从而实现亮度、色度信号的频谱交错实现亮度、色度信号的频谱交错。n PAL制制：采用了逐行倒相正交平衡调幅。：采用了逐行倒相正交平衡调幅。PAL制红、蓝两色度分量及亮度信号的主谱线制红、蓝两色度分量及亮度信号的主谱线：5.3.4 PAL5.3.4 PAL制频谱间置原理制频谱间置原理U信号信号fH2fH3fHV信号信号fH2fH3fHY信号信号 U、V和和Y信号都是信号都是时间的函数，它们时间的函数，它们的的频谱是由以行频频谱是由以行频fH为间距的一束束为间距的一束束谱线所组成谱线所组成

22、。 图中只画出了主谱图中只画出了主谱线线：由于主谱线两：由于主谱线两边的帧频谐波边带边的帧频谐波边带相对于行频实际上相对于行频实际上是很窄的，且其幅是很窄的，且其幅度相对于主谱线幅度相对于主谱线幅度也很小，衰减也度也很小，衰减也很快。很快。5.3.4 PAL5.3.4 PAL制频谱间置原理制频谱间置原理U信号进行平衡调幅后的频谱信号进行平衡调幅后的频谱：彩色副载频fSCFU信号信号 由图可看出，该频谱由对称分布在副载频两边的旁频带由图可看出，该频谱由对称分布在副载频两边的旁频带组成。组成。SCHfnf旁频带的频率为：旁频带的频率为：5.3.4 PAL5.3.4 PAL制频谱间置原理制频谱间置原

23、理k(t)信号的频谱信号的频谱：思考：思考：PAL信号与信号与NTSC信号的区别是什么？信号的区别是什么？sincossin|( )SCSCSkCUtVFtttF 色度信号色度信号F中除了含有色度信息中除了含有色度信息U、V之外，还含有开之外，还含有开关信息关信息k(t) 。k(t)信号信号 由图可看出，开关信号的频谱由半行频的奇数倍的频率由图可看出，开关信号的频谱由半行频的奇数倍的频率组成。频率分别为：组成。频率分别为：3521, (0,1,2,)2222HHHHfffnfn52Hf 由对称分布在副载频两旁的旁频带组成，频率为：由对称分布在副载频两旁的旁频带组成，频率为：5.3.4 PAL5

24、.3.4 PAL制频谱间置原理制频谱间置原理逐行倒相副载波的频谱逐行倒相副载波的频谱：（开关信号对副载波进行平衡调幅）（开关信号对副载波进行平衡调幅）逐行倒相副载波信号逐行倒相副载波信号彩色副载频fSC12SCHfnf由图可看出，第一对谱线与副载频的间隔为由图可看出，第一对谱线与副载频的间隔为fH ；而其余；而其余频谱间隔为频谱间隔为fH。5.3.4 PAL5.3.4 PAL制频谱间置原理制频谱间置原理V信号对逐行倒相副载波平衡调幅后的频谱信号对逐行倒相副载波平衡调幅后的频谱：k(t)FV信号信号彩色副载频fSC 调幅后信号的频谱所包含的频率成份为：调幅后信号的频谱所包含的频率成份为：1, ,

25、0,1,2,2SCHHfnfmfm n由图可看出，边带的第一个频率分量为由图可看出，边带的第一个频率分量为fSCfH ，与副载，与副载频相距半行频频相距半行频fH ；而边带其余各分量以；而边带其余各分量以fH间置。间置。 通过上面的分析可知，通过上面的分析可知，PAL制对副载波采用逐行倒相，使得制对副载波采用逐行倒相，使得红、蓝两个色度分量红、蓝两个色度分量FU、k(t)FV不但不但相位正交相位正交，而且它们的，而且它们的主主谱线互相错开谱线互相错开fH 。5.3.4 PAL5.3.4 PAL制频谱间置原理制频谱间置原理 因此，因此，只要合理选择副载波的频率只要合理选择副载波的频率，就可以将，

26、就可以将FU、k(t)FV与与Y三种信号的主谱线互相错开，做到互不干扰。三种信号的主谱线互相错开，做到互不干扰。FU信号信号k(t)FV信号信号彩色副载频fSC副载波的选择副载波的选择 副载波选择的基本原则是使副载波选择的基本原则是使亮度信号亮度信号Y和色度信号和色度信号F的的谱线分开谱线分开。PAL制为什么不能采用制为什么不能采用NTSC制的制的“行频间置行频间置”？5.3.4.2 5.3.4.2 副载波的选择副载波的选择 若仍采用若仍采用“行频间置行频间置”，将使得，将使得V信号谱线与亮度信号信号谱线与亮度信号Y的谱线重叠，形成很的谱线重叠，形成很强的副载波干扰强的副载波干扰。NTSC制采

27、用的是制采用的是“行频间置行频间置”(283.5fH)在在PAL制中制中，副载频采用，副载频采用 行频间置，即：行频间置，即：141128444283.754.433 593 754.43SCHHHfnfffMHzMHz(5.17) 已知已知：亮度信号亮度信号Y的频谱分布是由行扫描周期决定的，主频谱的频谱分布是由行扫描周期决定的，主频谱处在处在nfH频率点上，主谱线间隔为频率点上，主谱线间隔为fH，无法改变；，无法改变；色度色度U、V分量的频谱分布与所选择的副载频有关。分量的频谱分布与所选择的副载频有关。合适选择副载频，使合适选择副载频，使Y、U、V三个信号的频谱错开。三个信号的频谱错开。5.

28、3.4.2 5.3.4.2 副载波的选择副载波的选择PAL制电视信号的频谱制电视信号的频谱： （频谱间置后）（频谱间置后）由图可看出由图可看出：亮度信号与色度信号错开亮度信号与色度信号错开fH/4；两色度信号间错开两色度信号间错开fH/2。5.3.4.2 5.3.4.2 副载波的选择副载波的选择 实际上，为了减小副载波对亮度信号的干扰，改善兼实际上，为了减小副载波对亮度信号的干扰，改善兼容性，容性，PAL制副载频附加了制副载频附加了25Hz，称为，称为半场频间置半场频间置，即：，即： 当黑白电视机接收彩色电视信号时，由于色度信号与亮当黑白电视机接收彩色电视信号时，由于色度信号与亮度信号叠加在一

29、起，度信号叠加在一起，对黑白电视机而言对黑白电视机而言，无法滤除色度信，无法滤除色度信号，因此号，因此色度信号会通过视频放大加至显像管色度信号会通过视频放大加至显像管。283.75254.433 618 754.43SCHffHzMHzMHz附加的附加的25Hz如何改善了兼容性？如何改善了兼容性？ 若采用副载频是行频的若采用副载频是行频的283.75倍，则：倍，则：283.75HSCTT5.3.4.2 5.3.4.2 副载波的选择副载波的选择 因此，每当色度信号变化一周，相当于因此，每当色度信号变化一周，相当于屏幕上显示出一屏幕上显示出一亮点和一个暗点亮点和一个暗点。这样，每扫描一行将出现。这

30、样，每扫描一行将出现200多个亮点。多个亮点。 因为一行中所包含的副载波周期不是整数因为一行中所包含的副载波周期不是整数，则：，则： 因此，整个屏幕上的干扰亮点倾斜排列，加上正交调制因此，整个屏幕上的干扰亮点倾斜排列，加上正交调制的色度信号中红、蓝两色度分量所形成的亮点斜纹左右方的色度信号中红、蓝两色度分量所形成的亮点斜纹左右方向正好相反，在向正好相反，在屏幕上形成了网纹亮点干扰屏幕上形成了网纹亮点干扰。5.3.4.2 5.3.4.2 副载波的选择副载波的选择相邻行光栅上出现的干扰亮点并不是整齐排列的；相邻行光栅上出现的干扰亮点并不是整齐排列的；相邻行的起始光点对应位置相差相邻行的起始光点对应

31、位置相差TSC/4的时间。的时间。 这些亮点因隔行扫描，每场亮点的相对位置不同，形成这些亮点因隔行扫描，每场亮点的相对位置不同，形成低速移动的亮点干扰网纹，会让人眼感觉非常疲劳。低速移动的亮点干扰网纹，会让人眼感觉非常疲劳。 若在副载波上附加若在副载波上附加25Hz，相当于使副载波每场增加，相当于使副载波每场增加半周半周，则：，则：5.3.4.2 5.3.4.2 副载波的选择副载波的选择副载波的相位是逐场反相，这样使副载波的相位是逐场反相，这样使屏幕出现光点干扰的屏幕出现光点干扰的位置上的亮暗变化逐场交替位置上的亮暗变化逐场交替，即在奇数场时屏幕上某一，即在奇数场时屏幕上某一位置出现亮点，则偶

32、数场时在此位置出现暗点，利用人位置出现亮点，则偶数场时在此位置出现暗点，利用人眼的惰性作用就感觉亮点减少了；眼的惰性作用就感觉亮点减少了；增加增加25Hz后，将使后，将使亮点网纹的移动速度加快亮点网纹的移动速度加快，这样也会，这样也会使人眼感觉光点干扰减少了。使人眼感觉光点干扰减少了。5.4 5.4 梳状滤波器解码原理（梳状滤波器解码原理（PALPALD D）图5.15 梳状滤波器原理框图5.4 5.4 梳状滤波器解码原理梳状滤波器解码原理(PAL(PALD D) )在在PALD解码器中，核心部分是解码器中，核心部分是梳状滤波器梳状滤波器，其，其主要功用主要功用是：是： 利用电视信号的行间相关

33、性，从利用电视信号的行间相关性，从色度信号中分离出红、蓝两色度信号中分离出红、蓝两色度分量色度分量。由于利用由于利用超声玻璃超声玻璃延时线，延时线，来实现红、来实现红、蓝两色度蓝两色度分量的分分量的分离，因此离，因此称作称作延时延时解调器解调器。由于延时由于延时解调器的解调器的幅频特性幅频特性是梳状的，是梳状的，故称为故称为梳梳状滤波器状滤波器。 设第设第n行的色度信号为：行的色度信号为：该信号在加法器和减法器中与该信号在加法器和减法器中与上一行经延时线后并反相的上一行经延时线后并反相的延时信号延时信号Fn-1进行相应运算。进行相应运算。5.4.1 5.4.1 红蓝两色度分量分离原理红蓝两色度

34、分量分离原理sincosnSCSCFUtVt(5.18) 由于由于V信号逐行倒相，所以上一行的色度信号为：信号逐行倒相，所以上一行的色度信号为：这样，这样，Fn-1信号经过延时线延时信号经过延时线延时63.943s（约延时（约延时64 s ）再）再反相后，则：反相后，则：经相减和相加后可得到：经相减和相加后可得到：5.4.1 5.4.1 红蓝两色度分量分离原理红蓝两色度分量分离原理1sincosnSCSCFUtVt(5.19) 1sincosnSCSCFUtVt (5.20) 1sincossincos2n2sinnSCSCSCSCSCUFFUtVtUtVtUFt (5.21) 5.4.1 5

35、.4.1 红蓝两色度分量分离原理红蓝两色度分量分离原理1sincossincos2s2connSCSCSCSCSCVFFUtVtUtVtVFt (5.21) 同理：同理：112sin22 cos2nnSCUnnSCVFFUtFFFVtF (5.22) 可见，可见，从减法器和加法器分别输出从减法器和加法器分别输出：色度分量色度分量FU和逐行倒相的色度信号和逐行倒相的色度信号FV；它们的幅度都增加了一倍。它们的幅度都增加了一倍。 一块长约一块长约40mm，宽约，宽约30mm，厚约，厚约0.8mm的的玻璃片玻璃片（一般采用温度系数小的光学玻璃）（一般采用温度系数小的光学玻璃）5.4.2 5.4.2

36、超声玻璃延时线超声玻璃延时线图5.16 超声玻璃延时线的结构 两个两个换能器换能器：换能器由压电陶瓷材料做成，实现电能：换能器由压电陶瓷材料做成，实现电能和机械能之间的相互转换和机械能之间的相互转换5.4.2 5.4.2 超声玻璃延时线超声玻璃延时线 换能器与玻璃间由极薄的换能器与玻璃间由极薄的粘帖层粘帖层连接。连接。图5.17 超声玻璃延时线的符号 为了使超声波按规定的路径传输，减少不规则反射带为了使超声波按规定的路径传输，减少不规则反射带来的干扰杂波，在来的干扰杂波，在玻璃介质中加有玻璃介质中加有吸声材料吸声材料。吸声材。吸声材料由橡胶、环氧树脂和钨粉配制而成。料由橡胶、环氧树脂和钨粉配制

37、而成。 为了减小外界因素对延时线特性的影响，通常把为了减小外界因素对延时线特性的影响，通常把超声超声延时线全部延时线全部用塑料密封用塑料密封起来起来。超声玻璃延时线超声玻璃延时线 是是延时解调器的主要部件延时解调器的主要部件，它具有延时时间长、电气性，它具有延时时间长、电气性能好、体积小和重量轻等特点。能好、体积小和重量轻等特点。当色度信号电压在输入当色度信号电压在输入端换能器两面涂敷的金端换能器两面涂敷的金属电极上时，电压的交属电极上时，电压的交变导致换能器的压电材变导致换能器的压电材料内产生机械震动，并料内产生机械震动，并传给玻璃；传给玻璃；5.4.2 5.4.2 超声玻璃延时线超声玻璃延

38、时线超声玻璃延时线的工作原理：超声玻璃延时线的工作原理：一个沿图示箭头所指方向的机械一个沿图示箭头所指方向的机械振，碰到玻璃的界面反射五次，振，碰到玻璃的界面反射五次，最后传输到输出端的换能器；最后传输到输出端的换能器；5.4.2 5.4.2 超声玻璃延时线超声玻璃延时线这样，就在输出端换能器的压电材料内激起机械振动，因这样，就在输出端换能器的压电材料内激起机械振动，因而而在它两面的金属电极上还原成色度信号电压在它两面的金属电极上还原成色度信号电压，而还原出，而还原出来的色度电压已被延时，延时的时间正是这段传播时间。来的色度电压已被延时，延时的时间正是这段传播时间。5.4.2 5.4.2 超声

39、玻璃延时线超声玻璃延时线 超声波在玻璃中的传播速度约为超声波在玻璃中的传播速度约为2700m/s，所以，为获，所以，为获得得63.943s的延时量，的延时量，约需约需17cm的传播路径的传播路径。 为了使其延时误差尽可能减小，通常为了使其延时误差尽可能减小，通常可用反射面的厚可用反射面的厚薄精度来控制延时时间薄精度来控制延时时间。 上述玻璃片结构尺寸就是按这种需求来设计的。上述玻璃片结构尺寸就是按这种需求来设计的。常用的延时线的误差不大于常用的延时线的误差不大于5ns 超声延时线的具体参数如下：超声延时线的具体参数如下： 5.4.2 5.4.2 超声玻璃延时线超声玻璃延时线5.4.3.1 5.

40、4.3.1 梳状滤波器的幅频特性梳状滤波器的幅频特性什么是梳状滤波器即延时解调器的幅频特性？什么是梳状滤波器即延时解调器的幅频特性？ 是指相加器或相减器的输出与其输入的比值。是指相加器或相减器的输出与其输入的比值。 假设输入信号为单一频率的正弦信号，且令其幅值为假设输入信号为单一频率的正弦信号，且令其幅值为1。()jtiee 按上述定义有按上述定义有梳状滤波器相加器的传递函数梳状滤波器相加器的传递函数为：为：( )1jiiieekee (5.23) 用该信号作为直通信号，若延时量为用该信号作为直通信号，若延时量为且延时线对信号幅度且延时线对信号幅度无衰减，则延时信号为：无衰减，则延时信号为：其

41、模值为其模值为: ( )1 1 (cossin) 2(1 cos) 2cos2jkej(5.24) 同理可得同理可得相减器传递函数的模值相减器传递函数的模值为为: ( )2(1 cos) 2sin2k(5.25) 5.4.3.1 5.4.3.1 梳状滤波器的幅频特性梳状滤波器的幅频特性1/64HHTfs当+( )2cos( )2sinHHfkffkfHfnf当+( )2cos2( )2sin0knkn12Hfnf当+1( )2cos021( )2sin22knkn5.4.3.1 5.4.3.1 梳状滤波器的幅频特性梳状滤波器的幅频特性图5.18 =H时梳状滤波器的幅频特性由图可知由图可知：（1

42、）相加器和相减器）相加器和相减器的幅频特性的最大值的幅频特性的最大值与最小值以半个行频与最小值以半个行频之差在频率轴上交错之差在频率轴上交错排列。排列。5.4.3.1 5.4.3.1 梳状滤波器的幅频特性梳状滤波器的幅频特性 PAL制色度信号频制色度信号频谱的两个分量正好是谱的两个分量正好是半行频交错半行频交错，所以当，所以当频率为频率为fH/2的整数倍时，的整数倍时，梳状滤波器能将这两梳状滤波器能将这两种色度信号彻底分离。种色度信号彻底分离。（2）当）当=H时，相加器和相时，相加器和相减器幅频特性的零点间隔为减器幅频特性的零点间隔为fH，相减器相减器零点处在行频的零点处在行频的整数倍整数倍nfH上，恰好与亮度信上，恰好与亮度信号主频谱重合。对于号主频谱重合。对于加法器加法器，亮度信号输出最大，故不能亮度信号输出最大，故不能对亮度信号全衰减。对亮度信号全衰减。（3）为了解决上述问题，）为了解决上述问题，将相加器和相减器幅频特性在频率轴上移动将相加器和相减器幅频特性在频率轴上移动fH/4