PAL制及其编、解码过程

1、PAL系统及其编解码过程PAL是相位交替线的缩写。PAL系统是基于色度信号的正交平衡调幅，其中一个色度分量(FV分量)逐行反转，FV分量的相位序列在开始(行频率)周期性变化，在接收端采用平均测量来减小传输相位误差的影响。2.5.1相位失真的概念和影响彩色电视机的图像失真包括亮度失真、饱和度失真和色调失真(不讨论几何失真)。其中，亮度失真主要影响场景的层次，颜色饱和度失真改变颜色的深度，而色调失真导致场景的颜色变化。在三种失真中，人眼对音调失真最敏感。在NTSC系统中，色度信号的相位失真会带来明显的音调失真。彩电调谐不当、多径效应和传输系统的非线性都可能导致相位失真。实践证明，要使人眼不感到音调

2、失真，相位失真应该小于5。为解决相位敏感问题，研制了PAL制彩色电视系统。返回到2.5.2 PAL色度信号PAL系统通过首先将三原色信号R、G和B转换成亮度信号和两个色差信号，然后通过正交平衡调制在亮度信号频谱的间隙之间插入色度信号来获得色度信号，这与NTSC系统基本相同。区别在于色度信号中的FV分量逐行反转，并且颜色轴不旋转。逐行倒相规则是：线n: F n=U sinSCt V cosSCt的色度，线n 1: F n 1=U sinSCt-V cosSCt的色度，PAL色度信号的数学表达式为：对于隔行扫描，奇数帧的奇数行(第1、第3、第5，)带积极的信号，甚至线带消极的信号。偶数帧的奇数行(

3、帧2、4、6，)带负面符号，偶数行带正面符号。带正号的线称为NTSC线(简称n线)，带负号的线称为PAL线(简称p线)，如图2-20所示。如图所示，应该指出逐行反转并不反转整个色度信号或改变扫描方向，而是逐行改变色度V分量(FV分量)的副载波相位180。对于任何色调的色度信号，如果n行用f n表示，p行用Fn 1表示，p行的矢量Fn 1应该与u轴上n行的矢量Fn对称，如图2-21(a)所示。因为这两行色度信号的FU分量是相同的，而FV分量的绝对值是相同的，符号是相反的。图2-21(b)三原色和三个互补色条矢量图逐行反转。在此图中，实线代表NTSC线，虚线代表PAL线。1.逐行倒相的实现实现逐行

4、倒相的两种方法：(1)逐行改变色差信号v的相位(2)逐行改变副载波的相位改变后者相对简单。它与正交平衡调幅的不同之处在于增加了一个PAL开关、一个90移相器和一个反相电路。PAL开关是由半线频率对称控制的电子开天电路。它可以逐行改变开关的接通点。其原理如图2-22所示显示。2.PAL彩色信号的频谱色度信号的FV分量逐行反转后，色度信号的频谱结构发生变化。其中，FU分量与相位反转无关，其主谱线位置保持不变，仍以线频fH为间隔对称分布在副载波fSC的两侧，如图2-22(a)所示显示。FU分量的主谱线位置是fSCnfH(n=1，2，3，)。然而，如图2-22(b)所示，色度信号的FV分量的主谱线的位

5、置由于逐行反相而改变如中的实线所示。谱线间距仍然是行频率fH，并且仍然对称地分布在副载波fSC的两侧，但是最低的边频率距离是fH/2。因此，FV和FU的谱线只移动了fH/2。图2-22(c)它是逐行倒相正交平衡调幅色度信号的F谱。图中的u和v代表主要spe其中：m=0，1，2，3， 1=2 FH/2=H/2是开关函数基波的角频率(H是行扫描角频率)。由此，可以获得逐行反转副载波的每个频率分量是：从上面的公式可以看出，对应于m=0的谱线(最低边频)是次级载波频率的fH/2。逐行到相位副载波JK(t)COSSCT实际上是一个包含一系列频率分量的副载波组。因此，当具有从零频率开始并被fH分离的频谱结

6、构的v信号被平衡幅度调制时，所获得的调制信号的幅度频谱主线也具有图2-22(b)的形式。返回到2.5.3 PAL系统采用逐行倒相的原理来克服相位失真PAL制采用逐行倒相的原理来克服相位失真，相位失真可以用颜色来表示。矢量图2-23在图中，Fn代表行n的色度矢量，Fn 1代表行n的色度矢量。由于行的相关性，它们可以被认为是相同的颜色。则矢量Fn和Fn 1的u分量相等，v分量的绝对值相等，相位相反，即u轴对称。如果在传输过程中没有相位失真，则当在接收端解调时，线路n 1增加一个带有-coswSCt的v同步解调器，这相当于将线路Fn 1的相位从-a改变到a并返回到Fn位置，从而可以正确地恢复优良的差

7、分信号，即，如图2-23(a)所示，不产生音调失真显示。如果Fn有相位失真，逆时针旋转Fn一个Dj相位，并将其移至F u n。由于两个相位的相位失真基本相同，Fn 1也逆时针旋转一个Dj相位，并将其移至F u n 1，如图2-23(b)所示。接收器应该已经接收到Fn和Fn 1，因为失真实际上接收到了F u n和F u n 1，接收器解调电路将反相的F u n 1返回到第一象限，这相当于F u n1的位置，而F u n的矢量位置在解调期间保持不变。从图2-23(b)。可以看出，由F u n和F u n u 1合成的色度信号矢量F u的相位与未失真F矢量的相位一致，除了矢量长度从原始矢量长度改变(

8、缩短)之外。这表明相位失真只会导致饱和度降低，但色调保持不变。如何合成相邻两行中相位失真方向相反的色度信号？接收端采用延迟解调方法进行合成。这是用延迟线将前一行的色度信号延迟大约一行(大约64s)，然后在合成电路中将其与当前行的色度信号组合，以获得合成色度信号。这种解码使用延迟线，所以它被称为延迟解码，用PALD表示。对后面提到的PAL解码进行了仔细的分析。返回到2 . 5 . 4 PAL系统副载波频率的选择选择原则：(1)亮度信号和色度信号的光谱的主谱线彼此偏移；(2)降低子载波的谐波干扰；(尽可能高的fSC)(3)调制色差信号的上边带不能超过规定的6兆赫范围。(fSC不能太高)如图2-24

9、(a)所示，在PAL系统中，调制色差信号FU和FV光谱的主谱线不占据相同的位置，而是偏移(隔开)行频率fH/2的一半显示。如图2-24(b)所示，如果副载波频率fSC被选择为像NTSC那样的半行频率的奇数倍，FV的主谱线将不可避免地与亮度信号的主谱线重合显示。如果fSC不等于线路频率的整数倍或半线路频率的奇数倍，如图2-24(c)所示这样，如果n fH位于fSC和(fSC fH /2)之间(即，副载波频率fSC被选择为行频率的整数倍或者fH /4被减去)，那么亮度信号Y和两个色度信号分量的频谱可以彼此交错，那么n fH应该满足以下关系：要了解：其中n是正整数。由于fSC的频率差为fH/4，是线

10、路频率fH的整数倍，因此称为1/4线路频率偏移。对于具有15625赫兹线路频率、50赫兹场频率和6兆赫标称视频带宽的系统，n=284是首选在解调色度信号时，PAL彩色电视接收机需要在PAL线路中使用同 SCT副载波，在NTSC线路中使用同SCt副载波。为此，需要有识别PAL线和NTSC线的识别信号，即，需要在发送端提供附加信息。这个附加信息不直接加到色度信号上，而是记录在每行的色度同步信号中。显示相邻两行的颜色同步信号的相位是不同的。PAL线的颜色同步信号相位为-135；NTSC线颜色同步信号的相位是135，平均相位是180。因此，PAL彩色同步信号不仅为接收机提供了恢复副载波所需的频率和相位

11、信息，还提供了PAL线和NTSC线的识别信息，即反相识别信息，从而保证了接收机和发射机的反相逐行同步。PAL彩色同步信号的副载波周期数、幅度和出现位置与NTSC系统相同。根据中国广播电视标准的规定，彩色同步信号由8-12个周期的副载波组成，位于行消隐的后肩。起点距离线路同步脉冲的前沿5.60.1s。如图2-26所示，峰峰值等于行同步脉冲的幅度，并且相对于消隐电平上下对称显示。2.彩色同步信号产生方法：内容扩展发射机首先产生一个彩色同步选通脉冲k，其重复频率为行频率，宽度为2.250.23s(约等于10个子载波周期)，位于行消隐的后肩，其起始点为行同步脉冲前沿的5.60.1s。K脉冲分别加到两个

12、不同极性的色差信号上，并与色差信号一起送到平衡调幅器。正极性K脉冲(由K表示)被添加到V色差信号以产生颜色同步信号的V分量(N行为90，P行为-90)，负极性K脉冲(由-K表示)被添加到U色差信号以产生颜色同步信号的U分量(180)。这两个分量的矢量合成形成了N行为135和P行为135的颜色同步信号，它们逐行改变相位。图2-27示出了通过两个平衡调制器形成颜色同步信号的k个脉冲的框图。图2-28显示了颜色同步信号的矢量图。图中Fb(n)为NTSC线颜色同步信号矢量；Fb(n 1)是PAL线颜色同步信号矢量。它们分别由U和V颜色同步矢量合成。返回到2.5.6 PAL编译和解码过程1.PAL编码器

13、和编码过程所谓编码是指将三色电信号r、g和b编译成全色电视信号的过程。编码器是用于编码的电路。框图如图2-29所示显示。框图上每个点的波形如图所示。具体编码过程如下：(1)伽马校正的R、G和B三色电信号通过矩阵电路并转换成亮度信号Y、色差信号(R-Y)和(B-Y)。(2)为了抑制色度信号副载波对亮度信号的干扰，副载波陷波器连接在Y信道中。被捕获的Y信号被放大并与行、场同步和消隐信号混合。(3)将色差信号(R-Y)和(B-Y)在幅度和频带上压缩，得到V和U。V信号与K脉冲混合后，与余弦变换副载波一起进入平衡调幅器，平衡调幅器电路输出红色分量FV和彩色同步信号FbV分量；在色差信号U和-K脉冲混合

14、后，对信号平衡条进行幅度调制，得到颜色同步信号的FU和FbU分量。在上述两个色度分量与颜色同步信号分量混合之后，最终获得色度信号F和颜色同步信号Fb。为了获得逐行倒相的正交副载波余弦变换，需要设置90相移、180倒相和PAL切换周期将全彩色电视信号还原为三原色的过程称为解码，而解码是编码的逆过程。有许多PAL解码器，如PALS(简单解码)、PALN(锁相解码)、PALD(延迟解码)等。其中，PALD被广泛使用。在该解码器中，使用超声波延迟线来形成梳状滤波器，该梳状滤波器将色度信号分成FU和FV两种色度分离。PALD解码器主要包括亮度通道、色度通道、参考子载波恢复和基色矩阵电路。图2-30把它们

15、分成点和虚线。图中还显示了每个点的波形。具体解码过程分析如下：(1)从预览输出的彩色全电视信号FBAS被一个4.43兆赫陷波滤波器和一个色度带通滤波器进行频率分离，以将FBAS分成亮度信号色度信号的两个部分。如图2-31所示，在亮度通道中，全彩色电视信号中的色度信号通过一个4.43兆赫的陷波器进行滤波，以保持亮度信号。上部。色度信号被滤除后的亮度信号Y被延迟电路延迟0.6秒，然后送到Y信号放大器进行亮度放大，然后送到基色矩阵电路。在色度信道的前面，提供了一个中心频率为4.43兆赫、带宽约为2.6兆赫的带通滤波器，它把色度信号从整个电视信号中分离出来。分离原理、波形和频谱如图2-31所示。中国。

16、梳状滤波器分离彩色信号的原理梳状滤波器的任务是分离色度信号中的两个分量FU和FV。让第n行色度信号为：那么第n行色度信号是当第n行色度信号通过延迟线被延迟一行周期(实际延迟时间为d=63.943s)并被反相为fn时，它可以通过在加法器中将色度信号Fn 1加到第n行来获得。可以在减法器中通过第n行减去色度信号Fn 1因此，可以有效地分离两个色差分量FU和FV。见图2-32(1)(3)延迟线延迟时间d的选择根据上述分离要求，延迟线延迟时间d应该选择为非常接近行周期(64s)，使得加法或减法是相邻行的对应像素之间的加法或减法。然而，它必须是副载波半周期的整数倍，以确保延迟前后色度信号的副载波相位相同(0)或相反(180)。根据fSC=283.75fH 25Hz的关系，行周期TH和副载波TSC之间的关系是d可以是副载波半周期TSC/2的567倍或568倍。通常是567倍，d略小于行周期，568倍略大于行周期。(4)梳状滤波器的频率特性从图2-32(b)中可以看出，梳状滤波器的频率(幅频)特性