第五讲彩色电视基础

第五讲彩色电视基础第1页，共30页。优选第五讲彩色电视基础第2页，共30页。临界闪烁让观察者观察按时间重复的亮度脉冲，如果闪烁频率比较低，人眼就有一亮一暗的感觉。如果闪烁频率足够高，人眼看到的则是一个恒定的亮点。闪烁感刚好消失的重复频率叫做临界闪烁频率，经测定为46Hz。电影播放过程中，每秒投射24幅画面，每幅画面投射过程中用机械挡光阀遮挡一次，这样就得到了48Hz的闪烁频率。第3页，共30页。视角观看物体时，能清晰看清视场区域对应的双眼[视角]大约是35°（横向）×20°（纵向）。数字电视的宽高比为16:9。分辨角、分辨力对屏幕上两个黑点（线），人眼刚能区分时，这两点（线）对人眼的张角称为分辨角，单位分。分辨角的倒数称为分辨力。中等亮度、大对比度、静止图像使人眼的分辨力最高。正常人的分辨力在1.0到1.5之间。

第4页，共30页。分辨角示意图第5页，共30页。大面积着色原理人眼对彩色的分辨力比对黑白（亮度）的低很多。所以，彩色没有必要与亮度具有相同的分辨率，即可以大面积着色。电视的亮度信号和彩色信号区别对待，用较宽的带宽来传送亮度信号，用较小的带宽传送彩色信号。

第6页，共30页。(1)将摄像机输出的三基色信号转换成一个亮度信号，以及代表色度的两个色差信号（例如：Y、R-Y、B-Y），并将它们组合成一个彩色全电视信号进行传送。在接收端，彩色电视机将彩色全电视信号重新转换成三个基色信号，而黑白电视仅接收亮度信号。(2)要求彩色电视必需采用与黑白电视相同的一些基本参数。

黑白与彩色电视兼容问题第2节模拟电视信号第7页，共30页。隔行扫描(interlacedscanning)逐行扫描(non-interlacedscanning)电视扫描方式逐行扫描：一行紧跟一行的扫描方式。隔行扫描：将一幅（一帧）电视画面分两场扫描。引入场的概念，即一帧分为两场，奇数场和偶数场。第8页，共30页。亮度全电视信号消隐信号分为行消隐和场消隐。同步信号加在消隐信号上。PAL制亮度全电视信号第9页，共30页。亮度全电视信号频谱由于行间图像信号差别很小，可以认为信号是以行频为周期频率的周期信号。其频谱中间有很大的空隙（46%-93.6%）。第10页，共30页。彩色全电视信号频谱色度信号也具有类似的频谱特征，将色度信号的频谱搬移到亮度信号频谱的间隙中，就是彩色全电视信号。fsc称为副(色)载波。第11页，共30页。色同步信号放在行消隐信号的后肩上。表示fsc。第12页，共30页。对两个色度信号可以采用两个负载波调制，也可以采用正交平衡调幅（QAM）（如下图）进行调制。亮度色差信号可以采用:YIQ,YUV和YCrCb等。亮度信号和色度信号相互独立。R-Y载波sinwsctB-Y××＋90°

(R-Y)coswsct(B-Y)sinwsct+(R-Y)coswsct(B-Y)sinwsct第13页，共30页。幅度表示饱和度，相位表示色调。正交平衡调幅既是调幅，又是调相。第14页，共30页。彩色电视信号频谱分配如图：采用残留边带传送方式。图像载频fc，副载频fsc，伴音载频fs。第15页，共30页。1、NTSC(NationalTelevisionSystemsCommittee)

20世纪50年代美国研制,北美、日本用2、PAL(Phase-AlternativeLine：倒相正交平衡调幅)20世纪60年代德国研制，西欧、中国用3、SECAM(法文：SequentialColeurAvecMemoire：顺序传送彩色与储存)20世纪60年代法国研制，法国、前苏联用第3节模拟电视制式第16页，共30页。NTSC彩色电视制的扫描特性：(1)525行/帧,30帧/秒(2)高宽比：电视画面的长宽比为4:3(3)隔行扫描，一帧分成2场(field)，262.5线/场(4)在每场的开始部分保留20行扫描线作为控制信息，因此只有485条线的可视数据。(5)每行63.5微秒，其中水平回扫时间10微秒(6)颜色模型：YIQ第17页，共30页。PAL制式电视信号的扫描特性：625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40ms/帧)(2)每场中有25行作为场回扫，所以每帧中只有575行是有效行。(3)高宽比(aspectratio)：4:3(4)隔行扫描，2场/帧，312.5行/场(5)行扫描周期为64微秒，其中11.8微秒作为逆程时间(6)颜色模型：YUV第18页，共30页。国际标准第19页，共30页。同步信号标准第20页，共30页。第4节彩色电视信号类型复合电视信号：包含亮度信号、色差信号和所有定时同步信号的单一电视信号。分离电视信号（S－Video信号）：是亮度和色差分离的一种电视信号。（1）减少亮度信号和色差信号之间的交叉干扰。（2）不须要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色差信号，这样可提高亮度信号的带宽。分量电视信号：是指每个基色分量作为独立的电视信号，使用分量电视信号是表示颜色的最好方法，但需要比较宽的带宽和同步信号。第21页，共30页。彩色电视信号类型第22页，共30页。方法：模拟信号分离采样量化颜色空间变换标准：ITU-RBT.601(CCIR-601)第5节视频信号数字化第23页，共30页。ITU-RBT.601数字化标准

CCIR为NTSC制、PAL制和SECAM制规定了共同的电视图像采样频率13.5MHz。这个采样频率也用于远程图像通信网络中的电视图像信号采样。

PAL:625(行/帧)×25（帧/秒）×864（点/行）=13.5MHzNTSC:525(行/帧)×29.97（帧/秒）×858（点/行）=13.5MHz色度信号采用Cr、Cb，其采样频率可以减半。取值范围：亮度信号220级，色度信号225级。亮度采样的有效样本数都是720像素/行。第24页，共30页。对所有的制式，每一扫描行的有效样本数均为720个。

第25页，共30页。视频图像子采样

根据人眼特性，对色度信号的采样率没有必要和亮度信号一样，可以减半或四分之一。第26页，共30页。4：4：44：2：24：1：14：2：0（MPEG1）4：2：0（MPEG2）第27页，共30页。彩色电视数字化参数摘要（ITU-RBT.601推荐）采样格式

信号形式

采样频率(MHz)样本数/扫描行

数字信号取值范围(A/D)

NTSCPAL4:2:2Y13.5858(720)864(720)220级(16~235)Cr

6.75429(360)432(360)225级(16~240)Cb

6.75429(360)432(360)(128±112)4:4:4Y13.5858(720)864(720)220级(16~235)Cr

13.5858(720)864(720)225级(16~240)Cb

13.5858(720)864(720)(128±112)第28页，共30页。CCITT：公用中分辨率格式（CIF，CommonIntermediateFormat）1/4公用中分辨率格式（QCIF，Quarter-CIF）SQCIF(Sub-QuarterCommonIntermediateFormat)格式

CIF

QCIFSQCIF