PAL制特点及负载波的选择

1、PAL制彩色电视制式制彩色电视制式 知识回顾知识回顾思考思考1 1：彩色电视通常不直接传输彩色电视通常不直接传输R、G、B三基色信号，而三基色信号，而是转化成是转化成Y和和R-Y、B-Y后再传输，为什么？后再传输，为什么？ 每一路基色信号带宽为每一路基色信号带宽为6MHz，三路基色信号共计需要，三路基色信号共计需要18MHz带宽，现行彩色电视系统无法提供这样的带宽。带宽，现行彩色电视系统无法提供这样的带宽。思考思考2 2：NTSCNTSC制色度信号对副载波的调制方式是什么？有什制色度信号对副载波的调制方式是什么？有什么特点？么特点？3.1 正交平衡调幅正交平衡调幅 平衡调幅：平衡调幅：抑制载波

2、的调幅。抑制载波调幅可以抑制色度信抑制载波的调幅。抑制载波调幅可以抑制色度信号对亮度信号的干扰并节省发射功率。号对亮度信号的干扰并节省发射功率。 设用色差信号设用色差信号 uR-Y =(R-Y) cost对载波对载波 uSC =USC cosSCt进行进行调幅调幅式中，式中， m=(R-Y)USC,称为调制系数。称为调制系数。)cos(2)cos(2costmtmtUuSCSCSCSCAM平衡调幅波的数学表达式为平衡调幅波的数学表达式为cos()cos() 22coscos()coscosBMSCSCSCSCSCSCmmuUttmUttRYtt平衡调幅特点平衡调幅特点: :平衡调幅波不含载波分

3、量。平衡调幅波不含载波分量。 平衡调幅波的极性由调制信号和载波的极性共同决定，色平衡调幅波的极性由调制信号和载波的极性共同决定，色差信号差信号(调制信号调制信号)通过通过0值点时，值点时， 平衡调幅波极性反相平衡调幅波极性反相180。 正交平衡调幅：正交平衡调幅： 为了在同一频带内传送两个色差信号为了在同一频带内传送两个色差信号R-Y和和B-Y，用两个色差，用两个色差信号信号R-Y和和B-Y分别对分别对频率相同、相位相差频率相同、相位相差90的两个色副载波的两个色副载波cosSCt和和sinSCt进行平衡调幅，然后相加成色度信号。进行平衡调幅，然后相加成色度信号。 图图 3-4 正交平衡调幅正

4、交平衡调幅 (a) 正交平衡调幅器；正交平衡调幅器； (b) 色度信号矢量图色度信号矢量图思考思考3 3：在在NTSCNTSC制里如何实现制里如何实现Y Y和和U U、V V公用一个频段传输？公用一个频段传输？频谱间置原理频谱间置原理（频谱交错原理）（频谱交错原理） 对于同一幅图像，色度信号与亮度信号的频谱结构相同对于同一幅图像，色度信号与亮度信号的频谱结构相同 ，通，通过精确选定色副载波的频率，可使色度信号的各谱线群正好插过精确选定色副载波的频率，可使色度信号的各谱线群正好插在亮度信号各谱线群中间。在亮度信号各谱线群中间。 频谱间置实现的方法？频谱间置实现的方法？ 调幅的方法（时域相乘，频域

5、卷积，即频谱周期延拓）。调幅的方法（时域相乘，频域卷积，即频谱周期延拓）。图图2-21 频谱间置原理频谱间置原理 NTSC制总结制总结 色度信号的组成方式最简单，色度信号的组成方式最简单， 解码电路也最简单，解码电路也最简单， 容易容易集成化，集成化， 容易降低接收机的生产成本。容易降低接收机的生产成本。 采用采用1/2行间置，亮度信号与色度信号频谱以最大间距错行间置，亮度信号与色度信号频谱以最大间距错开，兼容性能好，开，兼容性能好， 亮度窜色少，亮度窜色少， 容易实现亮度信号和色度信容易实现亮度信号和色度信号的分离。号的分离。 NTSC制优点制优点 相位失真比较敏感相位失真比较敏感，即，即色

6、度信号的相位失真对重现彩色的色度信号的相位失真对重现彩色的色调有明显影响，色调有明显影响，这种微分相位失真不能用简单的相位校正网这种微分相位失真不能用简单的相位校正网络来校正。络来校正。 一般相位失真超过一般相位失真超过5，人眼就会觉察出色调的失真，人眼就会觉察出色调的失真， NTSC制规定相位失真容限为制规定相位失真容限为12。NTSC制缺点制缺点 4、PAL制彩色电视制式制彩色电视制式4.1 PAL制制基本原理基本原理4.2 PAL制副载波的选择制副载波的选择4.3 PAL制色同步信号制色同步信号 为什么引入为什么引入PAL制？制？原因：原因：为了克服为了克服NTSC制色调相位失真敏感的缺

7、点。制色调相位失真敏感的缺点。 PAL制克服色调相位失真的本质制克服色调相位失真的本质 (a) 用用逐逐行倒相行倒相的方法，使相邻两行色度信号的相位失真方的方法，使相邻两行色度信号的相位失真方向相反，解调中再将它们合成，从而得到相位不失真的色度矢向相反，解调中再将它们合成，从而得到相位不失真的色度矢量，消除了相位失真带来的色调失真。量，消除了相位失真带来的色调失真。 (b) PAL制是制是用色饱和度的下降换取色调的不失真。用色饱和度的下降换取色调的不失真。4.1 PAL制制基本原理基本原理 彩色相序交变原理（彩色相序交变原理（PAL制的基本依据）制的基本依据） (c)在接收端采用在接收端采用平

8、均措施平均措施就可以使彩色失真相互抵消。就可以使彩色失真相互抵消。 (a)为了克服为了克服NTSC制的相位敏感性，在发送端制的相位敏感性，在发送端周期性地改变周期性地改变彩色相序彩色相序; (b)传输通道的彩色失真在相邻两行（或场、点）的彩色失传输通道的彩色失真在相邻两行（或场、点）的彩色失真向真向相反的方向变化相反的方向变化；图图 3-6 彩条色度矢量图彩条色度矢量图 PAL（Phase Altermation by Line）/ 相位逐行交变相位逐行交变PAL制基本特点制基本特点逐行倒相的含义逐行倒相的含义 将色度信号将色度信号F中的一个分量，中的一个分量， 即即FV进行逐行倒相进行逐行倒

9、相(不是色度不是色度信号的倒相，更不是将整个视频信号倒相信号的倒相，更不是将整个视频信号倒相)。22sincossin()sin()arctanUVSCSCSCmSCFFFUtVtUVtFtVU (3-1) (3-2) (3-3) (3-4) PAL制色度信号数学表达式为制色度信号数学表达式为 公式含义公式含义 号表示的含义：号表示的含义：对于对于V信号而言，第信号而言，第n行取正号，则第行取正号，则第n+1行取负号；行取负号； 第一、二场的奇数行和第三、四场的偶数行取正号；那第一、二场的奇数行和第三、四场的偶数行取正号；那么第一、二场的偶数行和第三、四场的奇数行就应取负；么第一、二场的偶数行

10、和第三、四场的奇数行就应取负； NTSC行和行和PAL行行 把取正号不倒相的那些行叫做把取正号不倒相的那些行叫做NTSC行，或简称行，或简称 N行；把取行；把取负号要倒相的那些行叫做负号要倒相的那些行叫做PAL行，或简称行，或简称P行。行。 Fn 矢量和矢量和Fn+1矢量的关系矢量的关系 对于任意色调的色度信号，如果对于任意色调的色度信号，如果NTSC行用行用Fn表示，那么它的表示，那么它的PAL行的矢量行的矢量Fn+1就应该是就应该是以以U轴为基准的一个镜像。轴为基准的一个镜像。 PAL制的色度信号矢量图制的色度信号矢量图 接收机的相位还原接收机的相位还原 为了使接收机能按色度信号的本来相位

11、正确重现原来的色调，为了使接收机能按色度信号的本来相位正确重现原来的色调，在接收端必须采用相应的措施将在接收端必须采用相应的措施将PAL行的色度信号行的色度信号Fv，再重新，再重新倒回来。倒回来。 PAL制相位失真补偿原理制相位失真补偿原理 假设：假设：传送相位角传送相位角为为61的紫色信号，由于微分相位失真的紫色信号，由于微分相位失真产生了相移产生了相移(设设=5)。 补偿过程：补偿过程： 接收机收到接收机收到n行信号时，相位角行信号时，相位角 变成了变成了61+5 = 66 ，其矢量以其矢量以F n代表；代表； 接收到接收到n+1行信号时，相位角由行信号时，相位角由-61 变成了变成了-6

12、1 +5 = -56 ，其矢量以，其矢量以F n+1代表。代表。 根据根据PAL制接收机的要求，必须把制接收机的要求，必须把F n+1倒相回来变成倒相回来变成Fn+1，相位角，相位角 = 56 。 最终补偿结果最终补偿结果 F n和和Fn+1恰好对称地位于恰好对称地位于Fn的两旁，经的两旁，经平均平均以后，色以后，色调将准确地重现为原来的色调，只不过此时的饱和度下降了调将准确地重现为原来的色调，只不过此时的饱和度下降了一些（退饱和度效应）。一些（退饱和度效应）。 平均的含义：平均的含义： PAL制没有减小相位失真，制没有减小相位失真， 只是采用逐行倒相的方法使相邻只是采用逐行倒相的方法使相邻两

13、行相位失真产生了两种方向相反的色调畸变，它们经相加互两行相位失真产生了两种方向相反的色调畸变，它们经相加互相相补偿、补偿、 抵消。抵消。 相位补偿实质：相位补偿实质： 通过人眼本身进行视觉平均的，但由于人眼的平均效果有通过人眼本身进行视觉平均的，但由于人眼的平均效果有限，所以在限，所以在PAL接收机中，通过接收机中，通过电路电路来实现的。来实现的。 1/4行频间置行频间置fSCfUUUUVVVVfHV2Hf PAL色度信号频谱色度信号频谱 22sincossin()sin()UVSCSCSCmSCFFFUtVtUVtFtPAL制色度信号制色度信号4.2 PAL制副载波的选择制副载波的选择 FU

14、分量主谱线位置是分量主谱线位置是fSCnfH，其中，其中n是不为零的整数。是不为零的整数。 FV 分量如果不逐行倒相，主谱线也应占有这些位置，逐行倒分量如果不逐行倒相，主谱线也应占有这些位置，逐行倒相后位置发生了变化。相后位置发生了变化。 PAL色度信号频谱特点色度信号频谱特点 频谱结构由于频谱结构由于FV分量逐行倒相而发生了变化。色度信号的分量逐行倒相而发生了变化。色度信号的FU分量没有倒相，它的谱线群以行频分量没有倒相，它的谱线群以行频fH为间距为间距, 对称地排列在对称地排列在副载波副载波fSC 两旁；两旁；fSCfUUUUVVVVfHV2Hf PAL色度信号频谱色度信号频谱 (3-28

15、) 为了使所选择的为了使所选择的PAL制副载波频率容易变换成制副载波频率容易变换成NTSC制，制， 取取n=284，这样，这样 283.75SCHff (3-29) 既然主谱线既然主谱线U和和V相互错开了相互错开了fH/2， 为了减小干扰，在实为了减小干扰，在实行频谱交错时，行频谱交错时， 亮度信号的谱线最好是插在亮度信号的谱线最好是插在U、 V谱线的正谱线的正中间，即副载频应采用中间，即副载频应采用1/4行频间置：行频间置：HSCfnf)4/1( 图图 3-17 1/4行频间置后信号频谱行频间置后信号频谱 fSCfUUUVVVVVfHYYYYYYY2fHfH/4fH/4 此时已调副载波此时已

16、调副载波FU、FV的频谱线都要向高端移动的频谱线都要向高端移动fH/4，即即FU谱线比亮度信号谱线比亮度信号低低fH/4，而，而FV的谱线比亮度信号谱线的谱线比亮度信号谱线高高fH/4，使得，使得Y、FU、FV的谱线都相互错开了的谱线都相互错开了。 25Hz偏置偏置283.75SCHff (3-29) 由式由式(3-29)得得 TH=283.75TSC (3-30) 在一行周期内有在一行周期内有283.75个副载波周期。图像一行内有个副载波周期。图像一行内有284个干扰亮点。个干扰亮点。 下一行开始是下一行开始是0.25个副载波周期，个副载波周期， 副载波干扰副载波干扰亮点向右移了亮点向右移了

17、1/4周期距离。周期距离。 同样，干扰亮点逐行向右移了同样，干扰亮点逐行向右移了1/4周期。人眼能觉察到周期。人眼能觉察到干扰光点以缓慢速度有规则地作对角线移动。干扰光点以缓慢速度有规则地作对角线移动。 这样，光点干扰移动速度提高到了原来的这样，光点干扰移动速度提高到了原来的3倍，不易被人倍，不易被人眼察觉，所以眼察觉，所以PAL制最后精确选定的副载波频率为制最后精确选定的副载波频率为 fSC =283.75fH+25 Hz=4.43361875 MHz4.43 MHz 为了消除这种干扰，将副载波频率在式为了消除这种干扰，将副载波频率在式(3-29)的基础上再的基础上再加上一个帧频加上一个帧频

18、(25Hz)，叫做，叫做25Hz偏置。偏置。 PAL制色同步信号作用制色同步信号作用为接收端恢复副载波提供频率和相位基准。为接收端恢复副载波提供频率和相位基准。 识别作用。识别作用。使接收机能正确识别信号中的使接收机能正确识别信号中的PAL行和行和NTSC行，以确保收发两端逐行倒相的同步工作。行，以确保收发两端逐行倒相的同步工作。 4.3 PAL制色同步信号制色同步信号 PAL制色同步信号波形制色同步信号波形相关参数：相关参数： 在逆程期间发出，位于行消隐信号的后肩上，与行同在逆程期间发出，位于行消隐信号的后肩上，与行同步脉冲前沿相隔步脉冲前沿相隔(5.60.1)us， 它由它由9-11个副载波频率的正弦波组成，其整个宽度为个副载波频率的正弦波组成，其整个宽度为(2.250.23) us，其幅度为，其幅度为0.3V0.9mV(与行同步脉冲相同与行同步脉冲相同)，而包络对消隐电平成上下对称分布。而包络对消隐电平成上下对称分布。 如何传送识别信号？如何传送识别信号？ 色同步信号相邻两行的相位逐行将其第二分量倒相的，色同步信号相邻两行的相位逐行将其第二分量倒相的，即即NTSC行的相位为行的相位为+135；PAL行的相位是行的相位是135 。 两个色同步矢量对称于两个色同步矢量对称于U轴