电视原理第2章课件

1、第二章第二章 彩色电视制式与彩色电视信号彩色电视制式与彩色电视信号 彩色电视制式：对彩色电视三基色信号的加工、处理彩色电视制式：对彩色电视三基色信号的加工、处理 和传输方式。和传输方式。 彩色电视的三基色图像信号相当于三套黑白电视彩色电视的三基色图像信号相当于三套黑白电视信号，如果不作处理而作为三套黑白电视信号进行发信号，如果不作处理而作为三套黑白电视信号进行发送，则有如下问题：送，则有如下问题： (1) 要占用三套黑白电视节目的带宽要占用三套黑白电视节目的带宽 (2) 需要相当于黑白电视的三套发送设备需要相当于黑白电视的三套发送设备 (3) 需要相当于三台黑白电视机来接收信号需要相当于三台黑

2、白电视机来接收信号 彩色电视与黑白电视的兼容：彩色电视与黑白电视的兼容： 彩色电视机与黑白电视机都能接彩色电视机与黑白电视机都能接收电视台发送的同一套节目。收电视台发送的同一套节目。 2-1 兼容方式传送兼容方式传送2.1.1 兼容的必要条件兼容的必要条件 (1) 应将彩色信号分为亮度和色度两种信号。应将彩色信号分为亮度和色度两种信号。 亮度信号与黑白电视信号相同，而色度信号仅对彩亮度信号与黑白电视信号相同，而色度信号仅对彩色电视有用，而对黑白电视无用，也不产生不良影响。色电视有用，而对黑白电视无用，也不产生不良影响。 (2) 信号通道特性与黑白电视的基本一致。信号通道特性与黑白电视的基本一致

3、。 有相同的频带宽度、图像和伴音载频、调制方式、有相同的频带宽度、图像和伴音载频、调制方式、信号动态范围。信号动态范围。 (3) 有相同的扫描方式和扫描频率、辅助信号和参数。有相同的扫描方式和扫描频率、辅助信号和参数。 (4)尽量减少色度信号对亮度信号的干扰。尽量减少色度信号对亮度信号的干扰。 如帧频如帧频25Hz，场频，场频50 Hz，一帧，一帧625行，行频行，行频15625 Hz，以及，以及在逆程期间有相同的同步信号、消隐信号、槽脉冲和均衡脉冲。在逆程期间有相同的同步信号、消隐信号、槽脉冲和均衡脉冲。 2.1.2 大面积着色原理大面积着色原理 大面积着色：将色度信号的高频成分去掉，使频带

4、变窄。大面积着色：将色度信号的高频成分去掉，使频带变窄。 我国规定：色度信号的频带宽度为我国规定：色度信号的频带宽度为1.3MHz。 这相当于在作画时用较粗的笔，故称为大面积着色。这相当于在作画时用较粗的笔，故称为大面积着色。 人眼对亮度信号和色度信号的分辨力是有差异的，对人眼对亮度信号和色度信号的分辨力是有差异的，对黑白对比的细节分辨力较高，而对彩色细节的分辨力较低。黑白对比的细节分辨力较高，而对彩色细节的分辨力较低。因此，可以对色度信号所占的频带宽度进行压缩，去因此，可以对色度信号所占的频带宽度进行压缩，去掉高频成分。掉高频成分。2.1.3 频谱交错原理频谱交错原理 频谱交错原理：频谱交错

5、原理： 由于亮度信号的频谱具有梳齿状特征，其由于亮度信号的频谱具有梳齿状特征，其中具有很大的间隙，而色度信号也有此特中具有很大的间隙，而色度信号也有此特征。因此，可以将两者频谱错开，将色度征。因此，可以将两者频谱错开，将色度信号插入亮度信号中。信号插入亮度信号中。 选择一个载波选择一个载波副载波，频率为副载波，频率为fsc用色度信号对副载波用色度信号对副载波进行调幅，使色度信号的频谱产生移动，使移动后两者的进行调幅，使色度信号的频谱产生移动，使移动后两者的谱线群正好错开。谱线群正好错开。 2-2 亮度信号与色差信号亮度信号与色差信号设三基色图像信号电压分别设三基色图像信号电压分别 R、G、B，

6、则亮度信号为，则亮度信号为 Y = 0.3 R + 0.59 G + 0.11 B 在在 Y、R、G、B中只有三个是独立的，为了兼容性，中只有三个是独立的，为了兼容性，必须传送必须传送Y信号。此外，在信号。此外，在 R、G、B中可以任选两个来传中可以任选两个来传送。但为了避免重复传送亮度信号，引入色差信号。送。但为了避免重复传送亮度信号，引入色差信号。 色差信号：色差信号：RY、GY、BY 分别称为红、绿、蓝色差信号。分别称为红、绿、蓝色差信号。 2.2.1 亮度、色差信号与亮度、色差信号与R、G、B的关系的关系 亮度信号：亮度信号：Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B红差信号：红

7、差信号：RY = 0.7R 0.59G 0.11B绿差信号：绿差信号：GY = 0.3R + 0.41G 0.11B蓝差信号：蓝差信号：BY = 0.3R 0.59G + 0.89B 由由Y=0.3Y + 0.59Y + 0.11Y 和亮度方程可得和亮度方程可得 0.3(RY) + 0.59(GY) + 0.11(BY) = 0 即有即有 (GY) = 0.51(RY) 0.19(BY) 因此，三个色差信号中，只有两个是独立的。因此，三个色差信号中，只有两个是独立的。 当传送黑白图像时，有当传送黑白图像时，有R = G = B，则得，则得 (RY) = (GY) = (BY) =0 表明色差信

8、号中不包含亮度信息，而仅有色度信息。表明色差信号中不包含亮度信息，而仅有色度信息。 只要传送只要传送Y信号和两个色差信号，就实现了将图像信信号和两个色差信号，就实现了将图像信号分为亮度和色度信号。在实际中传送号分为亮度和色度信号。在实际中传送 (RY) 和和 (BY)。 当当 R = G = B时，彩色饱和度为零，即为白、灰、黑。时，彩色饱和度为零，即为白、灰、黑。 当当 R、G、B中有一个或两个为零时，彩色位于色度中有一个或两个为零时，彩色位于色度三角形的边上，饱和度最大，称为饱和色。三角形的边上，饱和度最大，称为饱和色。 当当RGB时，又有时，又有R0、G0、B0彩色位于色度三彩色位于色度

9、三角形内，称为非饱和色。角形内，称为非饱和色。 恒定亮度定理：恒定亮度定理： 在传输过程中，若色差信号受到干扰，在最后还原三在传输过程中，若色差信号受到干扰，在最后还原三基色时，不会影响亮度信号。基色时，不会影响亮度信号。 设传送前有：设传送前有：Y0、(RY0)0、(BY0)0设传送后有：设传送后有：Y0、(RY0)t、(BY0)t恢复三基色信号恢复三基色信号 R = (RY0)t + Y0 G = (GY0)t + Y0= 0.51(RY0)t0.19(BY0)t+ Y0 B = (BY0)t + Y0还原图像后亮度信号为还原图像后亮度信号为 Y= 0.3R + 0.59G + 0.11B

10、= Y0 与与 (RY0)t、(BY0)t无关。因此不受色差信号变化的影响。无关。因此不受色差信号变化的影响。 2.2.2 标准彩条信号亮度与色差信号的波形与特点标准彩条信号亮度与色差信号的波形与特点彩条信号：彩条信号： 用电路方法产生的三基色及三补色的竖直条纹图用电路方法产生的三基色及三补色的竖直条纹图像信号。其顺序是白、黄、青、绿、紫、红、蓝、像信号。其顺序是白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑。白和黑的饱和度为黑。白和黑的饱和度为0，其它为，其它为100%。 信号信号 白白 黄黄 青青 绿绿 紫紫 红红 蓝蓝 黑黑 R11001100G11110000B10101010Y1.00 0.890.

11、7 0.590.410.30.11 0.00R Y 0.00 0.11 0.7 0.59 0.590.7 0.11 0.00B Y 0.00 0.89 0.3 0.59 0.59 0.3 0.89 0.00G Y 0.00 0.11 0.3 0.41 0.41 0.3 0.11 0.00彩条信号波形彩条信号波形从表和波形图中可看出：从表和波形图中可看出： (1) 亮度信号亮度信号Y是递减的阶梯波形，单极性，含直流。是递减的阶梯波形，单极性，含直流。 (2) 色差信号为交流，奇对称，无直流成分。色差信号为交流，奇对称，无直流成分。 (3) 在三个色差信号中，在三个色差信号中，GY 的幅度最小。为

12、提高信的幅度最小。为提高信噪比，故选择噪比，故选择 RY 和和 BY 进行传送。进行传送。 (4) R、G、B 的取值只有的取值只有 0 和和 1，对应电路中的最，对应电路中的最小值和最大值。其它小值和最大值。其它 Y、RY、GY 和和 BY 的波形的波形中的数值也对应了相对电压的幅度值。中的数值也对应了相对电压的幅度值。 (5) 该彩条图称为该彩条图称为100% 幅度、幅度、100% 饱和度彩条信号。饱和度彩条信号。 如果用如果用100%幅度、幅度、100%饱和度彩条信号去测试电视机，饱和度彩条信号去测试电视机，则信号的幅度会超出黑白电视机的动态范围，产生彩色电视与则信号的幅度会超出黑白电视

13、机的动态范围，产生彩色电视与黑白电视不兼容的问题。黑白电视不兼容的问题。 因此，需要对彩条信号中彩色条的幅度进行压缩。除白因此，需要对彩条信号中彩色条的幅度进行压缩。除白条外的条外的R、G、B的取值为的取值为 0 和和 0.75。 信号信号 白白 黄黄 青青 绿绿 紫紫 红红 蓝蓝 黑黑 R10.75 000.75 0.75 00G10.75 0.75 0.75 0000B100.75 00.75 00.75 0Y1.000.668 0.526 0.440 0.310 0.225 0.083 0.00R Y 0.000.083 0.526 0.44 0.440 0.526 0.083 0.00

14、B Y 0.00 0.668 0.224 0.44 0.440 0.224 0.668 0.00G Y 0.00 0.083 0.224 0.310 0.31 0.224 0.083 0.002-3 色度信号与色同步信号色度信号与色同步信号 2.3.1 色度信号的形成色度信号的形成 1. 平衡调幅平衡调幅 选取一个载波，用信号对其进行幅度调制后产选取一个载波，用信号对其进行幅度调制后产生调幅波，调幅后的信号频谱产生移动。生调幅波，调幅后的信号频谱产生移动。普通调幅：普通调幅： 设载波为设载波为 设信号为设信号为 tUussscostUucos则调幅波为则调幅波为 tUtUtUttUtUttUU

15、tuUusssssssssss)cos(21)cos(21coscoscoscoscos)cos(cos)(1调制后的波幅为调制后的波幅为 tUUscos要求要求 UUs其频谱为载频其频谱为载频 s和两个边频和两个边频 ss幅度调制后，上下边频的幅度是原信号的幅度调制后，上下边频的幅度是原信号的1/2。平衡调幅：平衡调幅： 将普通调幅中的副载波抑制掉，不输出副载波。将普通调幅中的副载波抑制掉，不输出副载波。 tUtUttUusss)cos(21)cos(21coscos2即即 平衡调幅波平衡调幅波=调制信号与幅值为调制信号与幅值为1的载波信号之积。平衡的载波信号之积。平衡调幅器就是一乘法器。调

16、幅器就是一乘法器。载波载波普通调幅普通调幅平衡调幅平衡调幅信号信号平衡调幅波的特点：平衡调幅波的特点：(1) 波幅与调制信号的幅度成正比，与载波无关。波幅与调制信号的幅度成正比，与载波无关。 (2) 调制信号为正时，与载波同相；调制信号为负时，与调制信号为正时，与载波同相；调制信号为负时，与载波反相。载波反相。 2. 正交调幅正交调幅 平衡正交调幅：用频率相同、相位差为平衡正交调幅：用频率相同、相位差为90 的两个载波分别的两个载波分别作为两个色差信号的副载波，进行平衡调幅。作为两个色差信号的副载波，进行平衡调幅。称为平衡正交调幅。称为平衡正交调幅。 用相位相差用相位相差90 的两个副载波来分

17、别对两个的两个副载波来分别对两个色差信号进行调制，这样的两个副载波称为色差信号进行调制，这样的两个副载波称为正交副载波。正交副载波。 3. 色度信号的形成色度信号的形成 在调制前对两个色差信号进行幅度压缩，令在调制前对两个色差信号进行幅度压缩，令 )(877. 0)(493. 0YRVYBU混合平衡调幅信号混合平衡调幅信号 tVUVtVUUVUtVtUFFFscscscscVUcossincossin222222令令 22VUFmmFUcosmFVsin则有则有 )sin(tFFscm实现正交调幅的框图实现正交调幅的框图F 称为已调色差信号可称为已调色差信号可用一个矢量表示用一个矢量表示 t

18、=0 时刻的时刻的F 矢量矢量(1) 当当R = G = B时，图像为黑白信号，彩色饱和度为时，图像为黑白信号，彩色饱和度为 0，同时也有同时也有 。因此。因此 描述的是饱和度。描述的是饱和度。 0mFmF(2) 当当 、 时，时， 可保持不变。可保持不变。 0U0V例：令例：令 R G = B，此时为红色与白色的混合，即色调为红。有，此时为红色与白色的混合，即色调为红。有 Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B = 0.3R + 0.7B U= 0.493 (BY) = 0.3 0.493 (RB) = 0.1479 (RB) V= 0.877 (RY) = 0.7 0.877 (

19、RB) = 0.6139 (RB) 151. 4tgUV23103即即 与与R 的变化无关，与的变化无关，与G 、 B 的值无关。因此的值无关。因此 描述色调。描述色调。 )(63117. 022BRVUFm表示饱和度表示饱和度(3) 当当 和和 确定后，确定后， RB 的值不变并且的值不变并且 G = B，但亮度，但亮度Y 的的值仍可变化。可见亮度、色调和饱和度三者是相互独立的。值仍可变化。可见亮度、色调和饱和度三者是相互独立的。 mF(4) 当当R G = B时，出现红色的补色时，出现红色的补色青色。这时青色。这时 将变将变化化180 。 结论：结论：U、V 作平面直角坐标，矢量作平面直角

20、坐标，矢量 表示一种彩色的色表示一种彩色的色度，度， 的模的模 表示饱和度，相位角表示饱和度，相位角 表示色调。表示色调。 FFmF2.3.2 同步检波原理同步检波原理 检波：从调幅波中还原出调制信号。检波：从调幅波中还原出调制信号。 对普通调幅波，只要利用二极管的单向导通特性，就对普通调幅波，只要利用二极管的单向导通特性，就能实现检波。能实现检波。 二极管包络检波：二极管包络检波：对平衡对平衡调幅波的检波调幅波的检波 对平衡调幅波，如果将载波恢复，就可用二极管进行对平衡调幅波，如果将载波恢复，就可用二极管进行包络检波。包络检波。 由于色差信号是正交调幅，不能简单地插入载波，因由于色差信号是正

21、交调幅，不能简单地插入载波，因此，不能用二极管进行包络检波，这样不能使此，不能用二极管进行包络检波，这样不能使U、V 信号分信号分开。开。 同步检波同步检波： 用副载波控制一个检波开关，使调制信号从用副载波控制一个检波开关，使调制信号从平衡调幅波中解调出来。平衡调幅波中解调出来。 用于控制检波开关的副载用于控制检波开关的副载波必须与原来抑制掉的副载波波必须与原来抑制掉的副载波完全同频率、同相位。在副载完全同频率、同相位。在副载波的正半周，检波开关闭合开波的正半周，检波开关闭合开通。通。 载波的最大值与平衡调幅载波的最大值与平衡调幅波的幅值对应，故可用载波来波的幅值对应，故可用载波来控制一个抽样

22、开关，可还原出控制一个抽样开关，可还原出调制信号的抽样，再用低通滤调制信号的抽样，再用低通滤波器就可还原出调制信号，因波器就可还原出调制信号，因此同步检波是一个抽样过程。此同步检波是一个抽样过程。 同步检波原理同步检波原理用一个乘法器就可实现同步检波的过程。用一个乘法器就可实现同步检波的过程。 用用 乘以乘以 F， tscsintVtUUttVtUttVtUtFscscscscscscscscsc2sin212cos2121sincossinsin)cossin(sin2用低通滤波器滤掉用低通滤波器滤掉 的频率成分，即得到的频率成分，即得到U信号。信号。 sc2(1) 对对U 信号的同步检波：

23、信号的同步检波：(2) 对对V 信号的同步检波：信号的同步检波： 用用 乘以乘以 F， tsccostUtVVtVttUttVtUtFscscscscscscscscsc2sin212cos2121coscossincos)cossin(cos2用低通滤波器滤掉用低通滤波器滤掉 的频率成分，即得到的频率成分，即得到 V 信号。信号。 sc2 用乘法器进行同步检波效率比用抽样开关要高，抽样用乘法器进行同步检波效率比用抽样开关要高，抽样开关仅取了信号的半周（相当于半波检波）。而乘法器则开关仅取了信号的半周（相当于半波检波）。而乘法器则正负半周都利用了（相当于全波检波）。正负半周都利用了（相当于全波

24、检波）。 2.3.3 色同步信号色同步信号色同步信号：由色同步信号：由812个副载波周期组成的小副载波群，个副载波周期组成的小副载波群， 放在行消隐脉冲的后肩上。放在行消隐脉冲的后肩上。 )sin(2thFscb2.3.4 彩条信号对应的波形及矢量图彩条信号对应的波形及矢量图 1. 彩条全电视信号波形彩条全电视信号波形 完整的彩条信号是亮度完整的彩条信号是亮度信号加色度信号。而色度信信号加色度信号。而色度信号是经过平衡正交调幅的。号是经过平衡正交调幅的。 彩条信号的电平大大超过彩条信号的电平大大超过了黑白电视信号的范围，这将导了黑白电视信号的范围，这将导致图像信号与同步信号分离的困致图像信号与

25、同步信号分离的困难。如果不采取措施，就将产生难。如果不采取措施，就将产生与黑白电视的不兼容问题。与黑白电视的不兼容问题。 2. 色度信号的幅度压缩色度信号的幅度压缩 如果将亮色信号一起压缩，则亮度信号幅度降低，使如果将亮色信号一起压缩，则亮度信号幅度降低，使灰度等级减少，图像质量变差。因此，采取保持亮度信号灰度等级减少，图像质量变差。因此，采取保持亮度信号幅度不变，而压缩色度信号的方法。幅度不变，而压缩色度信号的方法。 我国规定：对我国规定：对100%幅度彩色信号，最大动态范围限幅度彩色信号，最大动态范围限制在制在0.331.33内。内。 设设 BY 的压缩系数为的压缩系数为 x1，RY 的压

26、缩系数为的压缩系数为 x2，则，则 33. 1)()(222221YRxYBxY分别代入黄、青彩条的数据可计算得分别代入黄、青彩条的数据可计算得 x1= 0.493；x2 =0.877 从而得：从而得： U = 0.493 (BY)V = 0.877 (RY) 对对100%幅度幅度100%饱和度彩条信号来说，其中三基色和饱和度彩条信号来说，其中三基色和三补色的饱和度都是三补色的饱和度都是100%，动态范围是最大的。如果用这样，动态范围是最大的。如果用这样宽动态的信号（宽动态的信号（0.331.33）作为彩色电视机的测试信号，就）作为彩色电视机的测试信号，就会因动态范围过大而产生图像还原失真和不

27、同步等问题。会因动态范围过大而产生图像还原失真和不同步等问题。 因此，实际上并不用因此，实际上并不用100%幅度幅度100%饱和度彩条信号饱和度彩条信号作为彩色电视机的测试信号。需要对三基色和三补色的幅度作为彩色电视机的测试信号。需要对三基色和三补色的幅度再压缩，将三基色和三补色的幅度乘以再压缩，将三基色和三补色的幅度乘以0.75，则采用，则采用75%幅幅度度100%饱和度彩条为彩色电视机的测试信号。即饱和度彩条为彩色电视机的测试信号。即最大值为最大值为 1.33 0.75 = 0.9975最小值为最小值为 0.33 0.75 = 0.25 3. 彩色信号矢量图彩色信号矢量图 对每一种彩色都可

28、用一个矢量对每一种彩色都可用一个矢量 表示，即表示，即 FVUeeVUF 其中其中 和和 分别是分别是U、V方向的单位矢量。作极方向的单位矢量。作极坐标变换，有坐标变换，有 UeVe22VUFmUVtg1分别描述彩色的饱和度和色调。分别描述彩色的饱和度和色调。 矢量图矢量图2-4 NTSC 制色差信号及编、解码过程制色差信号及编、解码过程 NTSC制：采用正交平衡调幅和制：采用正交平衡调幅和1/2频谱间置的编码方式频谱间置的编码方式 2.4.1 I、Q色差信号色差信号 实验表明，人眼对不同彩色的分辨实验表明，人眼对不同彩色的分辨力是不同的。对力是不同的。对 =123 和和 303 的的分辨力最

29、强；对分辨力最强；对 = 33 和和 213 的的分辨力最弱。分辨力最弱。 另选一个直角坐标另选一个直角坐标I、Q，I 与与V夹角夹角33 ，Q与与U 夹角夹角33 。将所有。将所有彩色矢量都按彩色矢量都按 I、Q 方向分解，对方向分解，对 I分量用较宽的频带传送，对分量用较宽的频带传送，对Q分量分量用较窄的频带传送。用较窄的频带传送。 彩色的分辨力彩色的分辨力当当 =33 时，时，R/B=0.54 ；当当 =213 时，时，R/G=0.46当当 =123 时，时，R/G=2.50；当当 =303 时，时，G/B=0.60U、V 坐标的关系坐标的关系33cos33sin33sin33cosVU

30、IVUQ由于由于 )(877. 0)(493. 0YRVYBU得得 BGRIBGRQ32. 028. 060. 031. 052. 021. 0 当当 R = G = B 时，时，I = Q = 0。因此，。因此，I、Q 信号仍是信号仍是不含亮度信号的色差信号。可由不含亮度信号的色差信号。可由R、G、B 根据上式直接根据上式直接得到得到 I、Q 信号。信号。 2.4.2 NTSC 制编、解码框图制编、解码框图 1. NTSC制编码框图制编码框图 R、G、B 信号通过矩阵电路后获得信号通过矩阵电路后获得Y、I、Q信号。信号。(1) 利用不同的低通滤波器分别对利用不同的低通滤波器分别对I、Q 信号

31、进行频带压缩。信号进行频带压缩。 I 信号带宽为信号带宽为1.5MHz，Q信号带宽为信号带宽为0.5MHz。 因因Y、I、Q信号频带宽度不同，混合前在各自的通道中所信号频带宽度不同，混合前在各自的通道中所需要的时间不同，需要对需要的时间不同，需要对Y、I 信号进行延时。因此在信号进行延时。因此在Y、I 信号的通道上有延迟线。信号的通道上有延迟线。 分别用分别用123 和和33 初相位的副载波对初相位的副载波对I、Q信号进行平衡调幅，信号进行平衡调幅，然后进行混合。然后进行混合。 平衡调幅后平衡调幅后 I 信号的频率范信号的频率范围为围为 fsc1.5 MHz，Q信号的信号的频率范围为频率范围为

32、 fsc0.5 MHz。 (2)(3)(4)(5)对对K脉冲进行平衡调幅后产生色同步信号脉冲进行平衡调幅后产生色同步信号Fb(6) 用一个用一个 fsc1.5 MHz fsc+0.5 MHz的带通滤波器对正交平衡的带通滤波器对正交平衡调幅色差信号调幅色差信号F 进行压缩，使已调进行压缩，使已调 I 信号成为不对称边带。信号成为不对称边带。 将将Y、F、Fb、A ( 消隐消隐 ) 脉冲、脉冲、S (同步同步)脉冲混合后得脉冲混合后得彩色全电视信号彩色全电视信号(FBAS)。 (7)称为残留边带。可以使频带宽度得到压缩。称为残留边带。可以使频带宽度得到压缩。 2. NTSC 制解码框图制解码框图

33、2.4.3 NTSC制的主要参数及性能制的主要参数及性能 1. 主要参数主要参数 NTSC-M(美国制式美国制式)： 场频场频 fV = 59.94 Hz (60Hz)行频行频f H = 525 fV / 2 =15.73425KHz图像信号带宽图像信号带宽 4.2 MHz彩色副载波频率彩色副载波频率fsc=3.57954506MHz =(n-0.5) fH+3.185Hz伴音载频伴音载频4.5MHz。每帧每帧525行，隔行扫描。行，隔行扫描。频谱频谱2. 主要特点主要特点 在不同的彩色电视制式中，是编解、码最简单的。因在不同的彩色电视制式中，是编解、码最简单的。因而电路也简单。而电路也简单。

34、 亮、色信号亮、色信号1/2频谱间置，频谱间置，Y、F信号频谱错开最大。信号频谱错开最大。 与其它制式相比，不存在行顺序效应。与其它制式相比，不存在行顺序效应。 存在着相位敏感的严重问题，导致色度信号的相位失真。存在着相位敏感的严重问题，导致色度信号的相位失真。 2-5 PAL制及其编、解码过程制及其编、解码过程 PAL制：制： Phase Alternation Line（逐行倒相）（逐行倒相） 2.5.1 相位失真的概念及影响相位失真的概念及影响 失真：不能完全正确地重现原景物的图像失真：不能完全正确地重现原景物的图像 亮度失真：影响图像的层次，可调整亮度和对比度来改善。亮度失真：影响图像

35、的层次，可调整亮度和对比度来改善。 饱和度失真：影响图像彩色的深浅，可调整饱和度来纠正。饱和度失真：影响图像彩色的深浅，可调整饱和度来纠正。 色调失真：影响图像的色调，由色度矢量色调失真：影响图像的色调，由色度矢量F的相位改变所的相位改变所 引起，故称为相位失真。引起，故称为相位失真。 人眼要求：相位失真人眼要求：相位失真 5 。 失真失真2.5.2 PAL色度信号色度信号 1. PAL色度信号色度信号 (1) 将将R、G、B 变成变成Y、U、V。 (2) 对对U、V进行平衡调幅，得进行平衡调幅，得FU、FV 。 (3) 将将FV信号进行逐行倒相，有信号进行逐行倒相，有 )sin(cossin

36、tFtVtUFFFscmscscVU其中其中 “+” 称为称为 NTSC 行；行；“” 称为称为 PAL行。行。 22VUFmUVtg12. PAL色度矢量色度矢量 设设Fn为为 NTSC 行，行，Fn+1为为 PAL 行，则矢量行，则矢量 Fn 与与 Fn+1以以U 轴对称（相邻行的信号可看成是一样的）。矢量轴对称（相邻行的信号可看成是一样的）。矢量 Fn+1 中的中的 FV 分量变为负值，因此从分量变为负值，因此从 U 轴上方变到轴上方变到 U 轴下方。轴下方。 3. PAL色度信号的产生色度信号的产生 对对V信号进行调制时，只要逐行改变载波相位信号进行调制时，只要逐行改变载波相位180

37、就可实现就可实现 FV 信号的逐行倒相，因为信号的逐行倒相，因为 0coscosscscVtV 在对在对V 信号进行平衡调幅时，用一个开关来逐行选信号进行平衡调幅时，用一个开关来逐行选择不同的副载波，该开关称为择不同的副载波，该开关称为 PAL开关。开关。PAL 开关又用开关又用一个半行频一个半行频 方波来控制。方波来控制。 kPAL开关逐行倒相开关逐行倒相半行频方波半行频方波PAL 开关和开关和180 倒相可用一个平衡调幅器来产生倒相可用一个平衡调幅器来产生 半行频方波半行频方波 的作用就是使副载波逐行倒相。的作用就是使副载波逐行倒相。 k4. PAL色度信号的频谱色度信号的频谱 对半行频方

38、波有对半行频方波有 mktmmt1sin14)(其中其中m为正奇数，为正奇数， Hf1，即逐行倒相副载波，即逐行倒相副载波 mscmscscmscktmmtmmttmmtt111sin1sin12cossin14cos)(其中其中221Hmfmscscf2逐行倒相副载波逐行倒相副载波 ttsckcos)(是一个副载波群，其谱线在是一个副载波群，其谱线在 scf两侧以两侧以 2Hmf为间距对称分布，因为间距对称分布，因m为奇数，故频率间隔为为奇数，故频率间隔为 Hf即用于即用于V 信号调制的副载波与信号调制的副载波与 错开了错开了m/2个行频。个行频。 scf 这将使这将使FV的频谱与的频谱与F

39、U的频谱错开半个行频。这导的频谱错开半个行频。这导致了色度信号不能与亮度信号以致了色度信号不能与亮度信号以1/2 频谱间置。频谱间置。 FU和和FV信号频普信号频普 使使FV 的频谱与的频谱与FU 的频谱错开半个行频。的频谱错开半个行频。 FV 与与FU为为1/2 行频频谱间置。行频频谱间置。 2.5.3 PAL制克服相位敏感的原理制克服相位敏感的原理 1. PAL制色度信号的还原制色度信号的还原 先将先将PAL行的行的FV 反相，然后与相邻的反相，然后与相邻的 NTSC 行行进行矢量和。进行矢量和。 而不是简单地将而不是简单地将 PAL 行的行的FV 反相回来。反相回来。 2. 克服相位敏感

40、的原理克服相位敏感的原理Fn-1为为NTSC行的色度信号行的色度信号 Fn 为为PAL行的色度信号行的色度信号 当有相位偏移时，当有相位偏移时，Fn-1变为变为Fn-1，Fn变为变为Fn，相，相位同方向偏移位同方向偏移 。 在还原时，在还原时，PAL行的行的FV反相，则反相，则Fn变为变为Fn。 还原后第还原后第n行色度信号为行色度信号为Fn+ Fn-1，则相位偏移，则相位偏移 被抵消。被抵消。 3. 相邻两行信号的合成相邻两行信号的合成 将第将第n1行的信号延迟一行（行的信号延迟一行（64 s）的时间，使）的时间，使FV 反反相后与第相后与第n行的信号合成。行的信号合成。 如果第如果第n1行

41、是行是 NTSC 行，则合成信号为行，则合成信号为 NTSC 行。行。 如果第如果第n1行是行是 PAL 行，则合成信号为行，则合成信号为 PAL 行。行。 称为称为PALD解码。（解码。（Delay） PAL在色解码不正常时会产生眼睛看得见的水平条纹，在色解码不正常时会产生眼睛看得见的水平条纹，很像百叶窗，这前面讲到的很像百叶窗，这前面讲到的“顺序效应顺序效应”。 2.5.4 PAL制副载波的选择制副载波的选择1. 载波的选择载波的选择 (1) 要求使亮、色信号错开。要求使亮、色信号错开。 (2) 在不超出在不超出6MHz的情况下，的情况下， 尽可能高。尽可能高。 scf(3) 克服亮、色信

42、号间的相互串扰。克服亮、色信号间的相互串扰。 2. 1/4 行频间置行频间置 在在PAL制色度信号中，制色度信号中，FU、FV 的频谱已经是的频谱已经是1/2 间置。因此副载波不能取间置。因此副载波不能取 (n1/2) fH。 要求要求Y信号的某个谱线群的主线信号的某个谱线群的主线 nfH在在 与与 之间之间 scf2Hscff1/4 行频间置行频间置HscscHfffnf2121解得解得 Hscfnf41我国的制式中取我国的制式中取 n=284，计算得，计算得 = 4.43359375 MHz。 scf与与 的间距为的间距为 ，称为，称为1/4 行间置。行间置。 scfHf4Hf3. 副载波

43、产生的干扰副载波产生的干扰(1) FU 副载波产生的图样副载波产生的图样 scHTnT41FU 副载波干扰副载波干扰每行有每行有 n1/4 个明暗光点。个明暗光点。 1、5、9、13、313 行的光点明暗是对齐的。行的光点明暗是对齐的。 2、6、10、14、314 行的光点明暗是对齐的。行的光点明暗是对齐的。 3、7、11、15、315 行的光点明暗是对齐的。行的光点明暗是对齐的。 4、8、12、16、316 行的光点明暗是对齐的。行的光点明暗是对齐的。 每帧每帧 625 行共有光点行共有光点 625 (n 0.25) = 625n1560.25，故每故每 4 帧产生一次重复。斜线族向右每秒移

44、动帧产生一次重复。斜线族向右每秒移动25/4个周期，个周期，约为屏幕的约为屏幕的2.71%，移过屏幕需要约，移过屏幕需要约37秒的时间。秒的时间。 出现与竖直方向夹角为出现与竖直方向夹角为10 的从左到右的斜线族。的从左到右的斜线族。 (2) FV 副载波产生的图样副载波产生的图样 将将FU 副载波产生的光点逐行倒相，就可得到副载波产生的光点逐行倒相，就可得到FV副载波的光副载波的光点图。产生的斜条纹为从右到左，运动方向也是从右到左。点图。产生的斜条纹为从右到左，运动方向也是从右到左。 综上所述，副载波的干扰是一种低速移动的网纹。综上所述，副载波的干扰是一种低速移动的网纹。 问题问题1： 在平

45、衡调幅中，副载波已被抑制，为什么还有副载在平衡调幅中，副载波已被抑制，为什么还有副载波干扰？波干扰？ 虽然副载波已被抑制，但色度信号的各级主谱线会产虽然副载波已被抑制，但色度信号的各级主谱线会产生与副载波完全相同的干扰。所不同的只是每行的干扰光生与副载波完全相同的干扰。所不同的只是每行的干扰光点数不同。相当于有点数不同。相当于有 n 取不同值的许多副载波，其所产生取不同值的许多副载波，其所产生的结果与的结果与n =284的一样。所以，只要以的一样。所以，只要以 n =284进行讨论就进行讨论就可以得到一般性的结果，所采取的措施对各种可以得到一般性的结果，所采取的措施对各种 n 值的谱线值的谱线

46、干扰都有效。干扰都有效。问题问题2： 如何消除副载波的干扰？如何消除副载波的干扰？4. 消除副载波的干扰消除副载波的干扰 逐场倒相法：将相邻两场的副载波倒相，可以消除副载逐场倒相法：将相邻两场的副载波倒相，可以消除副载 波的干扰。波的干扰。 相邻两场的副载波倒相后，使副载波的干扰光点明相邻两场的副载波倒相后，使副载波的干扰光点明暗相反，利用人眼叠加后可变成一个均匀的亮度，从而暗相反，利用人眼叠加后可变成一个均匀的亮度，从而消除网纹的感觉。消除网纹的感觉。 FU逐场倒相逐场倒相 FV逐场倒相逐场倒相 FU与与FV叠加叠加逐场倒相的实现逐场倒相的实现 实际上，只需将副载波增加实际上，只需将副载波增

47、加25Hz，就可实现逐场，就可实现逐场倒相。因为每秒扫描倒相。因为每秒扫描50场，增加场，增加25Hz，使每场增加，使每场增加1/2 Hz，即周期数增加了半个，在相位上改变为，即周期数增加了半个，在相位上改变为180 。 因此，副载波的频率选定为因此，副载波的频率选定为 MHz4.43361875Hz2541284Hscff2.5.5 PAL制色同步信号制色同步信号 作用：恢复副载波，并且要能识别作用：恢复副载波，并且要能识别 NTSC 行和行和 PAL 行。行。 产生：分别对产生：分别对U、V 平衡调幅器输入平衡调幅器输入k和和+k脉冲，再将两个脉冲，再将两个输出结果混合。输出结果混合。 F

48、b 信号信号 PAL制色同步信号是对制色同步信号是对k脉冲和脉冲和+k脉冲的正交平衡调幅。脉冲的正交平衡调幅。 2.5.6 PAL制编码、解码过程制编码、解码过程1. PAL制编码器及编码过程制编码器及编码过程 (1) R、G、B信号通过矩阵电路后获得信号通过矩阵电路后获得Y、U、V信号。信号。 (2) 将将U、V信号进行频率压缩。信号进行频率压缩。 (3) 将将 k 脉冲和脉冲和 +k 脉冲与脉冲与 U、V 信号混合。信号混合。 (4) 正交平衡调幅产生正交平衡调幅产生 信号。信号。 bbVUFFFFF(5) 黑白全电视信号与黑白全电视信号与 信号混合得彩色全电视信号混合得彩色全电视信号信号

49、FBAS。 bFF 彩色全电视信号编码的框图彩色全电视信号编码的框图2. PAL 制解码器及解码过程制解码器及解码过程(1) 用梳状滤波器将亮、色信号分离。用梳状滤波器将亮、色信号分离。 在纯模拟电路电视机中的处理方法是：在亮度通道在纯模拟电路电视机中的处理方法是：在亮度通道中，用一个中，用一个4.43MHz的陷波器将色度信号削弱；在色度的陷波器将色度信号削弱；在色度通道中，用一个通道中，用一个 2.6MHz 带宽的滤波器取出色度信号，带宽的滤波器取出色度信号，在在U、V 分离和同步检波时会削弱与色度信号混在一起的分离和同步检波时会削弱与色度信号混在一起的亮度信号。亮度信号。 在使用了数字技术

50、后，就很容易实现在使用了数字技术后，就很容易实现PAL制的亮色制的亮色信号梳状滤波（见教材信号梳状滤波（见教材P223）。）。 (2) FU、FV信号分离信号分离梳状滤波器梳状滤波器 时域时域延时解调器延时解调器 设第设第 n1行色度信号为：行色度信号为： tVtUFscnscnncossin111第第 n 行色度信号为：行色度信号为： tVtUFscnscnncossin将第将第n1行信号延迟行信号延迟 时间，得时间，得 2scdmT为奇数为偶数mtVtUmtVtUmtVmtUTmtVTmtUFscnscnscnscnscnscnscscnscscnncossincossincossin2c

51、os2sin111111111当当m为偶数时为偶数时 tVVtUUFFscnnscnnnncossin111tVVtUUFFscnnscnnnncossin111当当m为奇数时为奇数时 tVVtUUFFscnnscnnnncossin111tVVtUUFFscnnscnnnncossin111如果如果 则第则第 n1 行延迟后正好与第行延迟后正好与第 n 行对齐，由相邻行对齐，由相邻行信号的相关性有行信号的相关性有 ， 。则。则HdT1nnUU1nnVV当当m为偶数时为偶数时 行特性相反与原ntVFFtUFFscnnnscnnncos2sin211当当m为奇数时为奇数时 tUFFntVFFscnnnscnnnsin2cos211行特性相同与原 可见，第可见，第 n1 行延时后与第行延