电视技术课件-兼容制彩色电视技术

兼容制彩色电视技术2.1三基色原理

2.2兼容制彩色电机技术2.3彩色电视信号的编码与制式

2.1三基色原理

2.1.1可见光与彩色三要素…1.光与色光是一种物质，它可以电磁波的形式进行传播，它是电磁辐射中的一小部分。电磁波的频率范围很宽，其范围为105~1025Hz。在整个电磁辐射波谱上,只有极小一部分能够被人眼所看到，即能产生视觉，将这一小部分称为可见光谱，其波长范围在380—780nm(毫微米)之间。如图1-1所示。下一页2.1三基色原理2.物体的颜色彩色来源于光，所以人眼对于一个物体的彩色感觉必然与照射该物体的光源有着密切的关系。物体呈现的颜色就是物体表面对照射光源中某些光谱成分的反射光对人眼所引起的视觉效果。对于透明物体，则是透射光所引起的视觉效果。所以，物体呈现的颜色不仅与物体本身吸收与反射某种光谱的属性有关，同时与照射光源的属性也有关。在没有任何光源照射的黑夜里，任何物体都呈现为黑色。下一页上一页2.1三基色原理3.彩色三要素：亮度、色调和色饱和度称为彩色三要素。任何一种彩色对人眼引起的视觉作用，都可以用彩色三要素来描述。①亮度是指人眼所感觉的彩色的明暗程度，亮度主要取决于光的强度，还与人眼的光谱响应特性有关。②色调是指彩色的颜色类别，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫分别表示不同的色调。③色饱和度是指彩色的深浅程度。同一色调的彩色，其色饱和度越高，颜色越深。下一页上一页2.1三基色原理2.1.2三基色原理及其应用1．三基色原理在彩色电视技术中，以红（R）、绿（G）、蓝(B)为三基色。国际上规定红光的波长取700nm，绿光的波长取546.1nm，蓝光的波长取435.8nm为物理三基色。三基色原理的主要内容有：

1)自然界的所有彩色几乎都可用三种基色按一定的比例混合而成；反之，任何彩色也可分解为比例不同的三种基色；下一页上一页2.1三基色原理2)三种基色必须是相互独立的，即任一基色不能由另外两种基色混合而成；3)用三基色混合成的彩色，其色调和色饱和度皆由三基色的比例决定；4)混合色的亮度等于参与混色的基色的亮度的总和。2．混色法利用三种基色按不同比例混合来获得彩色的方法叫就是混色法。有相加混色和相减两种方法。彩色电视技术中使用的是相加混色法。下一页上一页2.1三基色原理1）空间混色法：当将三种基色光分别投射到同一表面相邻近的三个点上时，由于人眼的彩色分辨力较差，因此只要这三个点的距离足够近，人眼就分辨不清是由三个基色小点构成的，而感觉到的则是三种基色的混合色．这就是空间混色法。2）时间混色法：当将三种基色光按一定顺序快速轮换地投射到同一位置时，如果轮换的速度足够快，则由于人眼视觉的暂留效应，人眼所感觉到的将是三种基色光的混合色，这就是时间混色法。下一页上一页2.1三基色原理3）生理混色法：当两只眼睛分别看两个不同彩色的景物时，也会产生混色观觉．这便是生理混色法。

3．亮度方程显像三基色要混合成白光，所需光通量之比是由所选用的标准白光和所选三基色的不同而决定的。目前彩色电视中，NTSC制显像三基色荧光粉配制光通量为1lm(流明)C白光的方程式为：

Y=0.299R+0.587G+0.114B

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2.2兼容制彩色电视机技术

2.2.1兼容性所谓兼容是指黑白与彩色电视机可以相互接收对方电视台的信号。1.兼容的必备条件

由于彩色电视是黑白电视技术基础上发展起来的，因此，要实现彩色与黑白电视兼容,彩色电视应满足以下基本条件:(1)所传送的电视信号中应有亮度信号和色度信号两部分。(2)彩色电视信号通道的频率特性应与黑白电视通道频率特性基本一致，而且应该有相同的频带宽度、图像载频和伴音载频。(3)彩色电视与黑白电视应有相同的扫描方式及扫描频率，下一页上一页

2.2兼容制彩色电视机技术

相同的辅助信号及参数。(4)应尽可能地减小黑白电视机收看彩色节目时的彩色干扰，以及彩色电视中色度信号对亮度信号的干扰。2.兼容制彩色电视发送的信号兼容制彩色电视发送的图像信号是一个亮度信号和两个色差信号。兼容的条件之一就是要求彩色全电视信号和黑白电视信号都同样占有6MHz的带宽。这就是说，对彩色电视来说，一般不直接传送三个基色信号。因为单从占用频带来看，为了保证图像清晰度，每一基色信号带宽应与黑白图像信号相同，则三个基色所占频带总和为18MHz，因此，为了达到兼容目的，彩色电视中最好直接含有仅代表亮度信息而不含色度信息的亮度信号，然后再选择两种基色信号。

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2.2兼容制彩色电视机技术

1）彩色图像的分解与三基色信号为了传送彩色图像，必须用摄像机将所摄景物分解成红、绿、蓝三基色，并转换成电信号。如图2-2所示。2）亮度信号为了实现兼容，彩色电视广播必须传送一个亮度信号。亮度信号是依据亮度公式由三基色电信号通过矩阵电路产生的，如图2-3所示。3）色差信号下一页上一页

2.2兼容制彩色电视机技术

传送色差信号的优点:①兼容效果好。②能够实现恒定亮度原理。③有利于高频混合。选用色差信号是有利于高频混合的。为了在接收端能够得到带宽为6MHz的三个基色信号，只要将窄带的色差信号混入一个6MHz全带宽的亮度信号就可以达到混合高频的目的。用亮度信号中的高频分量代替基色信号中未被传送的高频分量。下一页上一页

2.2兼容制彩色电视机技术

3．频带压缩与频谱间置为了实现兼容，彩色电视台既要传送一个亮度信号，又要传送两个色差信号，而占有的带宽又不能超过黑白电视所规定的0～6Mz范围。这个问题要分两步来解诀：一是压缩色差信号的频带宽度，二是频谱间置。1）色差信号频带的压缩经实验怔明，人眼对彩色细节的分辨能力对比黑白亮度的分辨能力低。根据这一特性，在传送亮度信号和色差信号的时候，就可以区别对待。

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2.2兼容制彩色电视机技术

2）频谱间置（1）亮度信号的频谱所谓频谱，就是信号能量按频率排列的图形。当传送上半屏为白、下半屏为黑的静止图像时，它的信号波形为按场频变化的矩形脉冲波。（2）频谱间置色差信号与亮度信号具有相同的频谱结构，如图2-4a、b所示，只是色差信号频带为0～1.3MHz．有83条主谱线。下一页上一页

2.3彩色电视信号的编码与制式

为了实现兼容和完成彩色电视信号的传送，必须将经过光电转换而来的三基色电信号进行组台编排，这一过程叫做编码。由于对彩色电视信号的处理方式不同，于是产生了不同的彩色电视制式。目前，世界上流行的彩色电视制式有NTSC制、PAL制、SECAM制三种。返回上一页

2.3彩色电视信号的编码与制式

2.3.1NTSC制彩色电视1．正交平衡调幅如前所述，要将色差信号调制到副载波上才能实现频谱间置。可是，色差信号有两个，副载波只用一个，怎样进行调制呢？NTSC制采用的是正交平衡调幅的方法。它是将正交调幅与平衡调幅结合起来,将两个色差信号分别对正交的两个副载波进行平衡调幅，由此得到已调信号，称其为色度信号。1）平衡调幅所谓平衡调幅，是指抑制载波的一种调制方式。它与普通调幅不同之处在于，平衡调幅不输出载波。下一页

2.3彩色电视信号的编码与制式

2）正交调幅将两个调制信号分别对频率相等、相位相差90°的两个正交载波进行调幅，然后再将这两个调幅信号进行矢量相加，从而得到的调幅信号称为正交调幅信号，这一调制方式称正交调幅。采用正交调幅是为了节约频带，使调制在同一载频上的两个信号能彼此独立，串扰最小。

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2.3彩色电视信号的编码与制式

3.色度信号的形成在将两个色差信号分别对两个正交的副载波进行平衡调幅之前，先对其进行适当的幅度压缩，这是不失真传输所需要的。压缩后的色差信号分别用U和V表示，它们与压缩前的色差信号UR-Y和UB-Y的关系是

U=0.493UR-YV=0.877UB-Y4.NTSC制彩色全电祝信号彩色全电视信号由亮度信号、色度信号、行场同步信号和行场消隐信号以及色同步信号组成。图2-5给出了彩条图案的负极性彩色全电视信号的波形。下一页上一页

2.3彩色电视信号的编码与制式

5．NTSC制的色差信号及编码过程世界上第一个用于彩色电视广播，并在商业上取得成功的彩色电视制式。这一制式是正交平衡凋制之前，将被压缩的色差信号U、V又进行了一定的变换，从而产生了I、Qv信号，这样做，可对色差信号的频带进行进一步的压缩。1）I、Q色差信号对视觉特性研究表明，人眼对红、黄之间颜色的分辨力最强；而对蓝、品之间颜色的分辨力最弱。

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2.3彩色电视信号的编码与制式

6.NTSC制编码器NTSC制编码方框图如图2-6所示。编码器中，矩阵电路按式(2.20)、式(2.21)对R、G、B信号进行线性组合，从而产生I、Q和Y信号。7.NTSC制主要性能(1)现有的三种兼容制彩色电视制式中，NTSC制色度信号组成方式最为简单，因而解码电路也最为简单，易于集成化，特别是，在许多场合需要对电视信号进行各种处理，因而NTSC制在实现各种处理也就简单。下一页上一页

2.3彩色电视信号的编码与制式

(2)NTSC制中采用1/2行间置，使亮度信号与色度信号频谱以最大间距错开，亮度串色影响因之减小，故兼容性好。(3)NTSC制色度信号每行都以同一方式传送，与PAL制和SECAM制相比，不存在影响图像质量的行顺序效应。(4)采用NTSC制一个最严重的问题，就是存在着相位敏感性，即存在着色度信号的相位失真对重现彩色图像的色调的影响。下一页上一页

2.3彩色电视信号的编码与制式

2.3.2PAL制彩色电视PAL制即逐行倒相制，由德国研制成功的，并干1967年正式使用。它是针对NTSC制相位误差敏感的缺点而提出的。1．逐行倒相PAL制的色度信号也是由FV和FU两个分量台成的。2.PAL制对色调畸变的校正原理PAL制采用逐行倒相方式传送色度信号,是为了补偿NTSC制色度信号传输过程中产生相位失真而引起的色调畸变。现结合图2-7说明其校正原理。下一页上一页

2.3彩色电视信号的编码与制式

3．PAL制色副载波频率的选择在PAL制中，由于FV逐行倒相，使FV的频谱向ƒSC入平移了ƒH/2，与Y的频谱重叠，如图2-8(a)所示，这是不能允许的。为了使Y、FU、FV三个信号的频谱错开，PAL制采用行频间置，即

ƒSC=（n–）ƒH(n为自然数)

4.PAL制色同步信号PAL制色同步信号在频率选取、幅度大小及时间位置上与NTSC制相同。

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2.3彩色电视信号的编码与制式

5．PAL制编码器PAL制编码器框图如图2-9所示。其编码过程简述如下：（1）将三基色电信号R、G、B通过矩阵电路变成一个亮度信号和两个色差信号。（2）在亮度信号通道．让亮度信号通过一个4.43MHz陷波器．滤除亮度信号中的4.43MHz频率成分，以避免它干扰色度信号。

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2.3彩色电视信号的编码与制式

（3）两色差信号经频带和幅度压缩后，得V信号和U信号。（4）V信号与＋K脉冲混台后，对副载波±cosωSCt进行平衡调幅，得到已调信号±FV和V路色同步信号分量Fbv；U信号与–K脉冲混台后，对副载波sinωSCt进行平衡调幅，得到已调信号FU凡和U路色同步信号分量Fbu。

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2.3彩色电视信号的编码与制式

（5）为了得到±cosωSCt副载波，需用90º移相、180º移相和PAL开关电路。（6）色度信号（F）、色同步信号（B）、亮度信号（Y）、行场同步和行场消隐信号（A+S），经混叠加混合后得到彩色全电视信号FBAS。6.PAL制的主要性能特点根据以上分析，可以对PAL制的性能作如下小结。

(1)克服了NTSC制相位敏感的缺点。

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2.3彩色电视信号的编码与制式

(2)PAL制采用1/4行间置再加25Hz确定副载波，有效地实现了亮度信号与色度信号的频谱交错，因而有较好的兼容性。

(3)由于NTSC制是1/2行间置，PAL制为1/4行间置。二者相比实现PAL信号的亮色分离要比NTSC制困难，且分离质量也较差。(4)存在行顺序效应，即“百叶窗”效应。产生行顺序效应的内因是色度信号逐行倒相，外因是传输误差或解码电路中的各种误差。下一页上一页

2.3彩色电视信号的编码与制式

2.3.3SECAM制彩色电视简介SECAM制干1966年在法罔首先使用。它也是为了克服NTSC制的相位敏感性而设计的。这种制式将两个色差信号对两个频率不同的副载波进行调频，然后逐行轮换插入亮度信号的高频端，形成彩色电视信号。这种制式接收机的电路也较复杂，图像质量较差。SECAM制的主要特点：下一页上一页

2.3彩色电视信号的编码与制式

(1)在NTSC和PAL制中，两个色度信号是同时传送的。(2)SECAM制中，发送端对(R-Y)和(B-Y)两个色差信号采用了行轮换调频的方式。(3)为了传送两个色度分量，就必须采用两个副载波频率。(4)SECAM制逐行轮换传送色差信号，使彩色垂直清晰度下降。对有垂直快速运动的画面，其影响将有所反映。返回上一页2.3彩色电视信号的编码与制式2.3.4彩色电视系统的多制式目前世界上的广播电视系统包括三种彩色制式和14种黑白制式。按彩电制式分有PAL、SECAM、NTSC三种；按第二伴音中频信号的频率分有4.5MHz(M