PAL制彩色全电视信号和彩色电视机的基本原理1

1、第六章 PAL制彩色全电视信号和彩色电视机的根本原理6.1 彩色图像信号分析6.2 彩色同步信号分析6.3 彩色全电视信号的波形和特点6.4 PAL制彩色电视机组成及其原理6.1 彩色图像信号分析 还必需有行、场同步和色同步等信号。6.1 彩色图像信号分析思索：彩色图像信号主要组成部分有哪些？ 亮度信号Y及色差信号(R-Y)、(B-Y)。 为了使图像稳定和明晰， 本节以规范彩条测试信号为例，分析其波形及矢量图。6.1.1 三基色信号波形分析与参数加在彩色显像管上，分别控制红、绿、蓝电子束利用人眼的空间混色特性 得到的彩条图形包括： 三基色及其补色，再加上中性色白和黑。图6.1 三基色信号波形及

2、其对应的彩条图形彩条信号是彩色电视中经常运用的一种测试信号。在我国，常用的彩条信号有两种规格：6.1.1 三基色信号波形分析与参数彩条信号有各种外形和规格，以顺应彩色电视系统调整或测试的需求。 双数码命名法的彩条信号 如图6.1所示，与白条对应的各基色电平为1，是基色的最大值；黑条对应的基色电平为0，是基色的最小值。 因此，三基色信号的电平非1即0，由它们配出来的彩条，没有掺白，且幅度最大。用双数码表示为100/100彩条 称为100%饱和度和100%幅度的规范彩条。 而饱和度却降为95%。此种彩条信号的幅度仍为100%；三基色信号的最大值仍为1，而最小值为0.05其他彩条中，均含有5%的白光

3、。6.1.1 三基色信号波形分析与参数图6.2 彩条图形的两种表示法这种表示方法普通指未经校正的基色信号。95/100彩条黑条对应的各基色电平仍为06.1.1 三基色信号波形分析与参数 四数码命名法的彩条信号 该彩条信号常用在电视信号的发射、传送和磁带录像中。 第一个数码表示白条中三基色信号的最大值； 第二个数码表示黑条中三基色信号的最小值； 第三个数码表示各彩条中三基色信号的最大值； 第四个数码表示各彩条中三基色信号的最小值。 白条中三基色信号的最大值； 黑条中三基色信号的最小值；第一个数码：6.1.1 三基色信号波形分析与参数图6.2 彩条图形的两种表示法100第二个数码：0 各彩条中三基

4、色信号的最大值；第三个数码：75 各彩条中三基色信号的最小值；第四个数码：0100/0/75/0彩条信号6.1.1 三基色信号波形分析与参数应该留意：(1) 同样的彩条，校正前后三基色电平波形不同；(2) 图6.1所示的彩条信号也可用四位数码表示；100/0/100/0彩条信号该彩条信号特点：我们将这种彩条信号作为规范，用于后面研讨色差、色度信号。波形简单，便于运用。普通在彩色电视设备消费和科研中用。6.1.1 三基色信号波形分析与参数(3) 彩条信号的主要参数包括：相对幅度饱和度(6.1) (6.2) 100/0/100/0彩条信号相对幅度为100%，饱和度为100%100/0/75/0彩条

5、信号相对幅度为75%，饱和度为100% 每扫描一次，绿黑变化一次。6.1.1 三基色信号波形分析与参数频带宽度100/0/100/0彩条信号对应的三基色信号波形由图可看出：绿基色信号的频率最低：19.23kHz。蓝基色信号的频率最高：按同样的算法，可得到蓝基色信号的带宽为76.92kHz。规范彩条信号占用的频带较窄假设t1正好等于行扫描正程时间52s，那么绿基色信号的带宽为电视台送出的彩色信号包括： 一个亮度信号、两个色差信号 根据规范彩条的规定，利用亮度方程可算出各种规范彩条的Y、(R-Y)和(B-Y)。6.1.2 规范彩条亮度与色度信号波形 例如100/0/100/0彩条中，紫条对应的数据

6、为R=B=1，G=0，那么紫条的亮度信号电平为：表6.1 100/0/100/0彩条信号的数据表6.1.2 规范彩条亮度与色度信号波形6.1.2 规范彩条亮度与色度信号波形表6.2 100/0/75/0彩条信号的数据表6.1.2 规范彩条亮度与色度信号波形图6.3(a) 100/0/100/0亮度与色差信号波形彩条信号的亮度级别是递减的，但是非等亮度级差的。亮度信号是一个含有直流分量的正极性信号。色差信号是交流信号。6.1.2 规范彩条亮度与色度信号波形图6.3(b) 100/0/75/0亮度与色差信号波形与100/0/100/0彩条亮度和色差信号波形类似，只是幅度不同而已。 为了比较准确的丈

7、量色度信号振幅和相位失真的大小，并确定这些失真对重现彩色图像的影响，仅靠用示波器察看信号的波形还不够。6.1.3.1 彩条色度信号的矢量图需求用彩条色度信号的矢量图 经过彩条信号的波形虽可以检查鉴定色通道的质量，但还有很大的局限性，由于从示波器上看到的彩条信号不能直接通知我们色度信号相位失真的情况以及由这种失真引起的颜色畸变。 就是将代表各彩条的色度信号的振幅和相位，用矢量方式表示在矢量坐标中所得到的矢量图。6.1.3.1 彩条色度信号的矢量图什么是彩条色度信号的矢量图？ 我们知道：6.1.3.1 彩条色度信号的矢量图例如，100/0/100/0彩条信号的黄色，其R-Y=0.11，B-Y=-0

8、.89，那么有：同理，我们将表6.1中各色度信号的幅度与初相值列在下表中。表6.3 未紧缩100/0/100/0彩条信号的合成矢量及相位角6.1.3.1 彩条色度信号的矢量图图6.4 未紧缩色度信号的矢量图用矢量图研讨和分析彩色信号非常简便和有效。色度信号的振幅饱和度和相位颜色失真都可以根据它们矢量位置的变化准确求的。(1) 不同颜色的矢量处在平面不同位置上。(2) 虽然被传送的彩色都是100%饱和度，但色度信号的长度不尽一样，只需互补的两个彩色矢量长度是一样的。6.1.3.1 彩条色度信号的矢量图由图可以得出以下结论： 正如时钟用不同方位代表不同时辰一样，在彩色电视中也仿此法，用不同方位来表

9、示不同颜色。 因此，我们常称色度信号矢量图为“彩色钟。 由于互补的二色相加应为白色，即此二色的色度信号矢量之和应为零。(3) 颜色一样而饱和度不同的彩色，6.1.3.1 彩条色度信号的矢量图例如，幅度为100%，饱和度为50%的黄色，其三基色信号相对幅度为R=G=1，B=0.5。相当含有50%的混合白光阐明，同样是黄色，假设颜色不变，那么R-Y、B-Y比例不变，角不变；色度信号的模值表示被传送彩色的饱和度，而相角表示颜色 其色度信号的初相角不变，仅仅矢量大小改动。饱和度不同，那么R-Y与B-Y的大小变了，即色度信号的幅度变了。6.1.3.1 彩条色度信号的矢量图(4) 白色和黑色不算彩色，它们

10、的饱和度为零，是矢量图的圆点。 可见，矢量图上各矢量的大小表示饱和度的变化，饱和度愈低，越趋向原点。(5) 在矢量图中，恣意两个矢量相加可得第三个矢量。 如红加绿，可得黄色。 合矢量表示该两种彩色混合后的颜色。6.1.3.1 彩条色度信号的矢量图 知色度信号需求紧缩后才干传输，有：表6.4 紧缩后的100/0/100/0彩条信号的合成矢量及相位角6.1.3.1 彩条色度信号的矢量图图6.5 紧缩后的色度信号矢量图该彩色钟常称为“U、V彩色钟 显示彩色色度信号矢量图的专门仪器叫矢量示波器。将彩条色度信号送至矢量示波器中，在屏幕上就能显示出矢量图。矢量偏离原来的位置越远，表示颜色失真愈严重。6.1

11、.3.1 彩条色度信号的矢量图彩色的饱和度失真表现为矢量长度的变化；彩色的颜色失真表现为矢量相位的变化。重点：6.1.3.1 彩条色度信号的矢量图 为了便于鉴别，通常在矢量示波器荧光屏上放置一个透明刻度板，其上阐明各种彩条色度信号矢量的正确位置和误差刻度，所以，从刻度板就可直接读出矢量幅度和相位失真的数值。 由于用矢量示波器来检查色度信号失真是非常简便明确，因此，矢量示波器是研讨色度信号、调整和维修彩色电视设备非常有用的仪器，在彩色电视台和电视设备制造厂中得到广泛的运用。图6.6 100/0/100/0彩条色度信号波形图(a) 未紧缩的色度信号波形图6.6 100/0/100/0彩条色度信号波

12、形图(b) 已紧缩的色度信号波形(1) 紧缩前后的V、U色差信号，对相互正交的副载波实现平衡调幅，所得的已调色度信号的两个分量，FV与FU依然是相互正交的。即使FV分量进展了逐行倒相，仍与FU坚持正交关系。 (2) 色度信号波形包络正比于两个色度分量合成矢量的模值。色度信号的相位取决于两个色度分量之比的反正切。(3) 色差信号是对彩色副载波进展平衡调幅，因此，具有平衡调幅波的特点。调制信号V或U经过零点时，已调波的相位将产生180相位移；其振幅由V与U的大小决议。对应调制信号为零的部分，已调波也为零。不含载波分量。彩色图像信号包括：频域上：6.1.4 彩条图形复合图像信号波形 亮度信号和色度信

13、号时域上：图6.7 色度信号已紧缩的100/0/100/0彩条信号波形图亮度信号与色度信号频谱交错；色度信号叠加在亮度信号电平上。6.1.4 彩条图形复合图像信号波形为了便于比较，这幅图的右边加了一条向下的倒坐标轴，其刻度以“0表示黑色电平，“1表示白色电平。色度紧缩后，蓝、红色度信号不超越同步电平；黄、青色度信号也不低于0电平。防止了黄、青色度信号使调制器产生过调制，即调制信号包络将会在色度信号超越1.35时产生削波失真；防止了由红、蓝色度信号高于扫描的同步电平而干扰和破坏接纳机的扫描同步。6.1.4 彩条图形复合图像信号波形保证了彩色电视和黑白电视相互兼容。缘由：紧缩后的彩色图像信号动态范

14、围未超越黑白电视所允许的最大动态范围。换句话说，色度信号与亮度信号叠加后，不会超出黑白电视信号的最大动态范围。 彩色图像信号与扫描所需的同步信号、色同步信号以及消隐信号合成了彩色全电视信号FBAS。我国彩色电视规范中规定，采用负极性调制。6.1.4 彩条图形复合图像信号波形什么是彩色全电视信号FBAS？负极性亮度信号仍以扫描同步电平最高为100%；黑电平为76%；白电平最低为20%。以便增大色度信号不失真的动态范围6.2 彩色同步信号分析 在NTSC制和PAL制中，色差信号对彩色副载波均采用正交平衡调幅方式。 不同的彩色电视制式，色同步信号的作用也不一样。因此，讨论NTSC制和PAL制的色同步

15、信号的作用：6.2.1.1 色同步信号的功用 PAL制是在NTSC制根底上改良而成的，所以PAL制色同步信号也是在NTSC制色同步信号根底上改良而成的。作为接纳机恢复彩色副载波的相位基准。即发送时抑制彩色副载波。 接纳端在同步解调时，必需恢复彩色副载波。 所恢复的彩色副载波与发端所用的基准副载波的频率、相位要坚持一致，才干保证屏幕上的彩色稳定。6.2.1.1 色同步信号的功用 因此，发送端所提供的色同步信号为接纳机恢复副载波提供一个频率与相位的基准。 对于NTSC制，色同步信号的作用仅是保证彩色同步；而对于PAL制，还有另外一个作用。彩色同步给接纳机提供一个识别信号。在PAL制中，对V色度分量

16、进展了逐行倒相 也就是说，接纳端必需能分清哪一行是被倒过相的PAL行，而哪一行是未经倒过相的NTSC行。 因此，要由色同步信号提供一个识别信号。6.2.1.1 色同步信号的功用在接纳端要使逐行倒相复原。识别信号的作用：保证收、发两端的逐行倒相开关PAL开关步伐一致。同步色同步信号6.2.1.2 色同步信号矢量图与波形 色同步信号是在每行逆程期内，即行消隐后肩的消隐电平上，传送911个周期的基准副载波。图6.8 色同步信号色同步信号的宽度为2.250.23s；6.2.1.2 色同步信号矢量图与波形波形对称于黑色电平；与行同步前沿间隔为5.60.1s；色同步脉冲的幅度与行、场同步脉冲的一样，占电视

17、图像信号幅度包括同步头的25%； 假设电视图像信号的峰峰值是1V，那么色同步脉冲的幅度将是0.3V9mV。色同步信号的第二个作用是识别NTSC行和PAL行。 为了传送识别信息，色同步信号相邻两行的相位也要和色度信号FV分量逐行倒相一样，即：6.2.1.2 色同步信号矢量图与波形逐行倒相色同步信号 图6.9 PAL制色同步信号 NTSC行的相位是+；PAL行的相位是- +225 。 色同步信号相邻两行的相位也是逐行倒相的，接纳端便很容易识别哪行是倒相行，哪行是非倒相行。 这种逐行倒相的色同步信号用矢量图表示更清楚。6.2.1.2 色同步信号矢量图与波形(b) 色同步信号矢量图 图6.9 PAL制

18、色同步信号 色同步信号是一个逐行相位跳变的摆动矢量，其相位平均值为180 。可用平均色同步信号的相位作为接纳机恢复副载波的相位基准。摆动的色同步信号相位完成识别义务。色同步信号矢量 假设只看色同步信号本身，它是一种占空比较大的高频脉冲串。 由于，64s时间内只需2.25 s期间内存在色同步信号。6.2.1.2 色同步信号矢量图与波形 从频谱上看： 通常，我们说色同步信号占约1MHz频带宽度。色同步信号占有较宽的频带；但能量主要集中在副载频附近，即fSC444kHz的频域内。色同步信号所在的频域正是图像色度信号的频域，这样：6.2.1.2 色同步信号矢量图与波形色同步信号会干扰图像；色同步信号能

19、否会对亮度信号产生干扰？处理方法：色同步信号与色度信号不是同时出现的，所以在解调时，可利用时域分别法将这两个信号分开，使其互不干扰。解答：不会。 色同步信号只在行消隐期间出现，在此期间，显像管电子束是截止的。为了不影响场同步脉冲的分别 这样，色同步消隐门每场应前移半行周期，每四场反复，称为色同步迂回消隐门，或简称为迂回门。6.2.1.2 色同步信号矢量图与波形为了保证接纳端色同步的稳定性 在彩色电视技术中，规定色同步迂回消隐门为9行。缘由：每场前移半行，相继四场那么挪动1.5行；再加上场同步脉冲和前后平衡脉冲占7.5行。要求在场同步脉冲包括平衡脉冲的9行内，消隐掉色同步信号。应使每场中第一个和最后一个色同步信号的相位一样。图6.10 9行色同步信号消隐 表示色同步信号的相位为表示色同步信号相位为- 为了实现色同步信号有 的摆动，应将：6.2.2 色同步信号的构成原理 实践上，可以用一个频率为行频的色同步门脉冲通常称为K脉冲控制一个门电路，放过911个副载波的正弦波就可以了。 为了正好放过101个副载波，要求：K脉冲的宽度为2.250.23s；其前沿应滞后于行同步前沿5.6 s 。正K脉冲混入V