模拟电视制式与系统.ppt

Analog TV System,TV SYSTEM,OVERVIEW,1.模拟电视制式概述 2.NTSC 3.PAL 4.SECAM 5.模拟电视的缺陷,TV SYSTEM,TV SYSTEM,电视制式概述,1、电视制式 （1）黑白电视制式 每帧扫描行数、每秒扫描场数、信道频带宽度、隔行扫描方式等构成了黑白电视制式基本技术参数。 （2）彩色电视制式 除了黑白电视制式的基本技术参数以外，主要区分标志是3个信号（3个基色信号或由其组成的亮度、色差信号）的处理方式。,TV SYSTEM,彩色电视制式,传送信号的 时间关系分,使用目的 不同分,顺序制,同时制：NTSC制、PAL制,顺序同时制：SECAM制,兼容制： NTSC制、PAL制、SECAM制 （用于工业电视,工业研究）,非兼容制：用于广播电视,场顺序制,行顺序制,点顺序制,2、彩色电视制式的分类：,兼容性：彩色电视信号能够为黑白电视机所接收,显示为黑白图像 逆兼容性：彩色电视信号能够接收黑白电视信号,显示为黑白图像,1）顺序制 3个基色信号按一定的顺序轮换传送 显像方法：既要利用空间混色原理,又要利用时间混色原理 优点：设备简单、彩色图像质量好 缺点：兼容性差、占用频带较宽 2）同时制 携带彩色图像的亮度和色度信息的3个信号同时传送 显像方法：空间混色法 优点：兼容性较好，占用频带较窄（与黑白电视相同）,彩色图像质量较好 缺点：设备较复杂，存在亮串色和色串亮的干扰 3）顺序同时制 顺序制、同时制两种方法的结合 显像方法：不一定采用顺序、同时混合方式，可以采用同时方式 优缺点基本上与同时制相仿,TV SYSTEM,TV SYSTEM,现行三大彩色电视制式： 都是兼容制（一个亮度信号,两个色差信号）,采用了与黑白电视兼容的亮度信号。区别在于色差信号对副载波的调制方式上 NTSC 同时制,正交平衡调幅制 PAL 同时制,逐行倒相正交平衡调幅制 SECAM顺序-同时制,顺序传送彩色与存储制,TV SYSTEM,NTSC,National Television System Committee(美国国家电视委员会),是美国于1953年研制成功的一种兼容彩色电视制式,TV SYSTEM,按色度信号的构成特点,又称为正交平衡调幅制 NTSC制采用平衡调幅方式和频谱交错原理 每秒29.97帧（简化为30帧）,电视扫描线为525线,偶场在前,奇场在后,标准的数字化NTSC电视标准分辨率为720*480像素,24比特的色彩位深,画面的宽高比为4：3。NTSC电视标准用于美、日等国家和地区。 参数： 帧频为每秒30帧，场频为每秒60场，扫描线为525行，隔行扫描。亮度带宽为4.2MHZ，彩色副载波为3.58MHZ，色度带宽I分量为1.3MHZ,Q分量为0.6MHZ，声音载波为4.5MHZ。,NTSC特殊规格的原因,为什么采用525lines？ Ans：主要是受基于真空管技术限制（the limitations of the vacuum-tube-based technologies） 加了彩色的NTSC的刷新频率从60HZ降到了59.94HZ？ Ans：主要为了去除彩色信号以及伴音信号所产生的图像干扰：对于一个broadcast传输NTSC信号,用幅度调制,而传输audio的时候用频率调制.如果广播中非线性扭曲发生了,彩色载波可能就会串扰到声音载波导致屏幕上出现dot pattern,因此设计者调整了场频从60HZ降到了59.94HZ. 正交平衡调幅？ Ans：把两个色差信号调制在副载波上，色度信号Q分量用双边带方式传送，而I分量用残留边带传送。这样做，既可以使色度信号的带宽得到压缩，又能保证正常的彩色传送，同时，色度与亮度之间干扰较小。,TV SYSTEM,NTSC制编码,解码,TV SYSTEM,NTSC编码,NTSC解码,NTSC: Luminance & Chrominance,Luminance Chrominance,TV SYSTEM,NTSC: Color Bar,TV SYSTEM,NTSC: Color Modulation,Modulated by 3.58 MHz,TV SYSTEM,75% color bar vector diagram,色彩以3.58MHz副载波调制后 不同色彩会有不同的相位关系,NTSC: Composite Video,CVBS = Composite Video Blanking Sync 复合视频同步消隐,TV SYSTEM,75% color bar waveform,color burst,TV SYSTEM,NTSC的色度用两个正交（3.579545 MHz）信号进行编码，这两个正交信号就是I（in-phase）and Q(quadrature),这两个信号都是幅度调制，最后将其加在一起。TV从IQ phase中恢复色调，一定要有个零相位参考，恢复饱和度也需要一个参考，所以NTSC信号中包含了这种参考信号的取样。这个取样就是color burst. color burst位于水平同步信号的结尾和blanking脉冲结尾之间。TV接收端有一个本地振荡器用来同步color burst。根据这个Color burst，色彩译码器就能够知道如何去译码色彩信息，译码器也能够决定什么是蓝色，洋红等等，以及分辨出哪些是正确的颜色。,NTSC: Color Information,Amplitude color saturation Phase color tone (hue),TV SYSTEM,75% color bar waveform,NTSC频宽,TV SYSTEM,NTSC信号分布,TV SYSTEM,I 1.3 MHz Q 0.6 MHz,NTSC信号组成,TV SYSTEM,TV SYSTEM,NTSC信号组成,NTSC: CVBS Spectrum,TV SYSTEM,I 1.3 MHz Q 0.6 MHz,UV 1.3 MHz,NTSC: Interleave Principle,TV SYSTEM,可以用梳型滤波器(comb filter)分开Y与IQ,NTSC: System,TV SYSTEM,1.色度信号简单 色度信号的组成方式最为简单，解码电路也最简单，易集成化。对电视信号进行各种处理有利 2.不存在行顺序效应 NTSC色度信号每行都以同一方式传送，不存在对图像质量有损害的行顺序效应. 行顺序效应：由于对传输的色度信号作逐行不同的处理而引起的，PAL和SECAM制都有这种情况 3.容易实现亮、色度信号的分离 亮度信号与色度信号频谱以最大间距错开，兼容性能好，亮度串色影响也较小.同时，容易实现亮度信号和色度信号的分离，为制造高质量接收机、制式转换和电视信号数字化提供便利条件 不足：相位容易失真、色彩不太稳定,TV SYSTEM,NTSC制的主要性能,TV SYSTEM,PAL,Phase Alternation Line(逐行倒相) Developed during 1953-1967 in Europe 625-line, 50 field-per-second, 2:1 interlaced Overcome the high order of phase and amplitude integrity to avoid color distortion of NTSC,PAL电视标准： 每秒25帧，电视扫描线为625线，奇场在前，偶场在后，标准的数字化PAL电视标准分辨率为720*576, 24比特的色彩位深，画面的宽高比为4：3, PAL电视标准用于中国、欧洲等国家和地区，PAL制电视的供电频率为50Hz，场频为每秒50场，帧频为每秒25帧，扫描线为625行，图像信号带宽分别为4.2MHz、5.5MHz、5.6MHz等。,NTSC制中，色度信号的相位失真会带来明显的色调失真。 NTSC-相位敏感性高 PAL (Phase Alternation Line)逐行倒相正交平衡调幅制，即色度信号U、V分量中的V分量逐行倒相。 原理： PAL并非改变整个色度信号倒相，也不是扫描方向的改变，而是将色度信号V分量的副载波相位逐行改变180度。每行扫描线的彩色信号，会跟上一行倒相，作用是自动改正在传播中可能出现的错相。 对同时传送的两个色差信号中U分量进行正交调制方式，这样如果如果在信号传输过程中出现相位失真，则会由于相邻两行信号的相位相反起到互相补偿作用，从而有效的克服因相位失真引起的色彩变化，因此，PAL制对相位失真不敏感，图像彩色误差较小，与黑白电视的兼容性好。 彩色相序交变原理： 发端周期性改变彩色的相序 收端采用平均措施，以减轻传输相位误差带来的影响，抵消相位误差,TV SYSTEM,PAL: Luminance & Chrominance,Luminance Chrominance,TV SYSTEM,PAL: Color Modulation,Modulated by color subcarrier,TV SYSTEM,PAL: Vector Diagram,PAL switch = 0; 75% color bar,TV SYSTEM,PAL: Vector Diagram,PAL switch = 1; 75% color bar,TV SYSTEM,PAL: Composite Video,TV SYSTEM,75% color bar waveform,PAL: Color Information,Amplitude color saturation Phase color tone (hue),TV SYSTEM,75% color bar waveform,PAL: CVBS Spectrum,TV SYSTEM,PAL: Color Carrier Frequency,The choice of frequencies,TV SYSTEM,PAL: System,TV SYSTEM,TV SYSTEM,TV SYSTEM,PAL制克服NTSC制相位敏感性的基本原理可概括为： 采用逐行倒相正交平衡调幅的色度信号 在解调时先经梳状滤波器分离，然后再同步检波 利用视觉平均作用补偿小幅度串色所引起的彩色偏差,PAL制的主要性能,TV SYSTEM, 克服了 NTSC制相位敏感的缺点，图像彩色误差较小，与黑白电视的兼容好 PAL制采用1/4行频间置再加25 Hz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。 梳状滤波器在分离色度信号的同时，使亮度串色的幅度也下降了3dB，使彩色信噪比提高了3dB。 由于NTSC制是1/2行频间置， PAL制为 l/4行频间置。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。PAL制的编码器和解码器都比NTSC制的复杂，信号处理也较麻烦，接收机的造价也高。由数字滤波解决 存在行顺序效应，当存在显像管非线性电光转换特性时，逐行交变的串色使亮度逐行强弱变化，由于隔行扫描产生向上缓慢移动的明暗相间的行结构，称为行蠕动现象或行顺序效应。,SECAM,Sequentiel Couleur Avec Memoire（按顺序传送彩色与存储） Broadcasting since1967 in France 625-line, 50 field-per-second, 2:1 interlaced Using 2 color pieces (Db, Dr) on alternate lines, avoiding the possibility of crosstalk What is SECAM? Sequential Color with Memory, SECAM transmits Db information during one line and Dr information during the next line. Y = 0.334R + 0.585G + 0.081B Dr = 1.902(R Y) Db = 1.505(B Y) SECAM uses FM modulation to transmit the Db and Dr color difference information, with each component having its own sub-carrier. FOB = 272 FH = 4.250000MHz ( 2 kHz) FOR = 282 FH = 4.406250 MHz ( 2 kHz),TV SYSTEM,三种形式： 1. 法国SECAM(SECAM-L),用在法国和它的以前的群体上 2. SECAM-B/G,用在中东,先前的东德和希腊 3. SECAM D/K用在俄罗斯和西欧,原理: SECAM制的主要特点是逐行顺序传送色差信号RY和BY。由于在同一时间内传输通道中只传送一个色差信号，因而从根本上避免了两个色差发量的相互串扰。亮度信号Y仍是每行都必须传送的，所以SECAM制是一种顺序一同时制。 因为在接收机中必须同时存在Y、RY和BY三个信号才能解调出三基色信号成R、G、B，所以在SECAM帛中也采用了超声延时线。它将上一行的色差信息贮存一行的时间，然后与这一行传送的色差信息使用一次；这一行传送的信息又被贮存下来，再与下一行传送的信息使用一次。这样，每行所传送的色差信息均使用两次，就把两个顺序传送的色差信号变成同时出现的色差信号。将两个色差信号和Y信号送入矩阵电路，就解出了R、G、B信号。 SECAM制式在信号传输过程中，亮度信号每行传送，而两个色差信号则逐行依次传送，即用行错开传输时间的办法来避免同时传输时所产生的串色以及由其造成的彩色失真。 特点：不怕干扰，彩色效果好，但兼容性差。,TV SYSTEM,SECAM: System,TV SYSTEM,Analog TV - System,TV SYSTEM,SECAM FM Color Modulation,Analog TV - System,SECAM Variations (Sub-system),TV SYSTEM,主要性能: SECAM制的最大优点是基本克服了NTSC制和PAL制缺陷，微分增益容限为65%，微分相位容限为40。,Analog TV - System,比较 NTSC , PAL and SECAM Scan line : NTSC525 LINES PAL/SECAM625 LINES Frame rate : NTSC60Hz PAL/SECAM50Hz Color System : NTSCIQ System PAL/SECAMUV System,TV SYSTEM,Analog TV - System,比较 NTSC , PAL and SECAM Color Subcarrier Frequency: NTSC : FH = (4.5 106/286) Hz = 15,734.27 Hz FV = FH/(525/2) = 59.94 Hz FSC = (13 7 5)/2) FH = (455/2) FH= 3.579545 MHz PAL : FSC = (1135/4) + (1/625) FH for (B, D, G, H, I, N) PAL = 4.43361875 MHZ FSC = (909/4) FH for (M) PAL = 3.57561149 MHZ FSC = (917/4) + (1/625) FH for (NC) PAL = 3.58205625 MHZ SECAM : FOB = 272 FH = 4.250000MHz ( 2 kHz) FOR = 282 FH = 4.406250 MHz ( 2 kHz),TV SYSTEM,Analog TV - System,比较 NTSC , PAL and SECAM - Advantage : PAL corrects phase error automatically , because “Phase Alternating Line” (“Never Twice the Same Color NTSC”). PAL/SECAM has a better overall picture than NTSC because of increased amount of scan line. - Disadvantage : PAL will occur a slight flicker in image , because there are fewer frames (25 frames/Sec , NTSC is 30 frames/Sec). NTSC needs control the tint or hue by manual . SECAM is a television broadcast transmission format , it is not a DVD playback system. The vertical color resolution is halved relative to PAL and NTSC. 就NTSC,PAL,SECAM制而言,都采用了与黑白电视兼容的亮度信号,其之间的差别主要体现在两个色差信号对副载波的调制方式上.,TV SYSTEM,TV SYSTEM,Analog TV - System,比较 PAL,NTSC and SECAM,TV SYSTEM