模拟彩色电视制式ppt

1、模拟彩色电视制式ppt第1页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 同时制携带彩色图象的亮度和色度信息的三个信号是同时传送的。由于发送端对它进行了特殊的频域处理，因而接收端可将它们分开。根据处理方式的不同分为NTSC制和PAL制。其显像方法为空间混色法。 优点：兼容性好，占用频带较窄，彩色图象质量较好。 缺点：设备较复杂，亮度信号与色度信号之间存在相互干扰。 第2页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四顺序同时制(SECAM)它是上述两种方法的结合，但显像时采用同时方式。 它的优缺点与同时制基本相同。 按使用目的的不同，彩色电视制式又可分为兼容制与非兼容制。 目

2、前世界上使用最广泛的三种电视制式NTSC、PAL、SECAM制。它们之间主要差别是：两个色差信号对副载波的调制方式不同，已调副载波信号称色度信号。第3页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四制式研制时间使用国家特点缺点NTSC1953美国、日本、加拿大、台湾、菲律宾两个色差信号分别对频率相同而相位相差90的两个副载波进行正交平衡调幅，已调制的色差信号叠加后穿插到亮度信号高频端。在接收机中设置副载波再生电路并在两个同步检波器中解调出两个色差信号。对信号的相位失真敏感，容易产生明显的色调失真。要求发射端和中间传送设备的性能指标要高。PAL1967西德、英国、中国在NTSC制的正交平

3、衡调幅和同步检波等的措施上，将已调（R-Y）信号逐行倒相，这样可以利用相邻扫描行色彩互补性来消除由相位失真引起的色调失真。电视接收机电路较复杂。SECAM1966法国、前苏联、东欧两色差信号分别对两个频率不同的副载波进行调频，再将两个已调色差信号逐行轮流插入亮度信号的高频端。接收机电路复杂，而且图象质量较差。第4页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四第二节 NTSC 制一、正交调制与正交检波为了用单一频率的副载波传送色度信息，NTSC色度信号有两个色差信号分别对初相位为0和90的两个相同频率的副载波进行平衡调幅再混合而成，则色度信号表示为：ec（t）=（B-Y）sinwsct

4、+（R-Y）coswsct 在NTSC制接收机中，将上述已调波通过两个同步检波器分别被相位为0和90 的两个解调副载波检波，获得（B-Y）和（R-Y）信号，现在以乘法器为例分析同步检波作用： （推导）第5页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 色度信号也可用矢量图表示。水平和垂直方向分别代表相互正交的已调信号分量，矢量长度代表副载波的瞬时振幅。矢量方向代表副载波的初相位。则合成矢量就代表整个色度信号 NTSC色度信号既是调幅波又是调相波。 要实现色度信号的解调分离，必须给同步检波器输入一个与被解调分量精确同相的副载波。在NTSC制的发送端的解码器中专门产生一个色同步信号，包含

5、9个周期副载波，相位为180，出现在行消影期间的行同步脉冲之后，在场消影期间不传送。其表达式为：eb（t）=K（t）SIN（Wsct+ 180）DxDY（R-Y）（B-Y）CC=第6页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 在接收机中，利用门电路取出色同步信号，通过锁相环控制振荡器恢复确定相位的副载波，再经移相而形成两个相互正交的副载波分量。二、压缩系数 原因：由于合成彩条信号的动态范围大大超过了亮度信号黑白电平的范围；为了使彩色电视与黑白电视兼容，且不影响黑白电视的接收，故只压缩彩色视频信号中的色度信号的幅度，而使亮度信号的幅度不变。P98表3-1示。 我国规定彩色视频信号的

6、电平范围-0.331.33之间。压缩信号分别用U、V表示如下： U=k1（B-Y）；V=k2（R-Y） 根据表3-1，黄、青超过1.33的幅度最大，而且不是互补色，可得k1 =0.493， k2 =0.887; 则，U=0.493(B-Y)=(B-Y)/2.03; V=0.887(R-Y)=(R-Y)/1.14第7页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四三、波形图与矢量图 P100图3-3是彩色全电视信号的形成过程，u（t）、v（t）信号分别由（B-Y）、（R-Y）两色差信号压缩后对副载波平衡调幅形成的。然后与色同步信号一起合成色度信号。最后叠加在亮度信号中，加上行场同步、行场

7、消影信号构成视频彩色全电视信号。故彩色全电视信号包括：亮度信号、已调色度信号、行场同步信号、行场消隐信号、色同步信号等组成。第8页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四白黄青绿品红蓝黑U信号V 信号ec+eb信号第9页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四Y+S信号彩色全电视信号第10页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 P101图3-4是根据100-0-100-0彩条信号压缩的数据（表3-2）画出来的彩色矢量图。根据该图可得如下结论： 坐标原点代表白色，各种彩色在图中均有确定位置。红、绿、蓝三基色与其补色青、紫、黄的矢量长度相等，相位相差1

8、80，矢量和为0。 彩色矢量可以分解。即用已调色差信号u、v的相应矢量来表示。 矢量图中其它任意两个彩色矢量按平行四边形法则都可合成另外一种彩色矢量。Eg蓝与红矢量可合成紫色矢量。 色调主要体现在色度信号的相角上，而饱和度主要体现在色度信号的振幅上。第11页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四四、Q、I色差信号 由于：色差信号的理论频带为1.5MHz，若色度信号以双边带方式传送，对于NTSC制的视频带宽4.2MHz而言，亮度信号与色度信号的频带重叠过宽，相互干扰严重；色度信号以不对称边带方式传送，正交同步检波会造成两个解调色差信号之间的相互串扰。故有必要进一步压缩色差信号的频

9、带。 因人眼对红、黄之间的颜色的分辨力最强，而对蓝紫之间的分辨力最弱，所以在色度图中以I轴表示人眼最敏感的色轴，而与之垂直的Q轴表示最不敏感的色轴。它们分别与U、V正交轴有33夹角。 Q、I信号的理论频带分别为0.5MHz和1.5MHz，于是色度信号的Q分量可用窄带双边带传送，而I分量可用较宽的不对称边带方式传送。这样，既压缩了色度信号的频带，又不会造成串色。第12页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四五、色度副载波频率的选择 1、频谱交错原理电视图象信号频谱呈现为以nfh为中心的一簇簇谱线群，对于静止图象，谱线群结构表现十分明显，当细节经常变化的一般图象，则谱线结构变得复杂

10、，但各频谱群之间仍然有较大的间隔空隙，而且每一簇频谱线的主副频谱线相对集中，所以只要选用适当的色度副载波频率，就可以使色度信号的各谱线群正好插在亮度信号的各谱线群的空隙中间。fscfsc-fh第13页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 色差信号的频谱与亮度信号类似，也是以fh为间隔的谱线群结构，当它对副载波平衡调幅而形成 已调信号时，就发生了频谱迁移。显然，只要将fsc准确地选在两个相邻的整数倍行频的正中间，那么两个色度信号分量的各谱线群正好插在亮度信号各谱线群的空隙中间，就实现了色度信号和亮度信号的频谱交错。采用半行频偏置（1/2行频偏置），即色度副载频为半行频的整数倍可

11、以实现。考虑伴音载波与色度副载波的差拍干扰，还要求两个的差频也等于半行频的奇数倍。第14页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四2、干扰光点图样 由于在亮度信号上叠加了色度副载波，因此当色度副载波随色差信号的变化其幅度也产生相应变化，从而引起亮度产生相应变化，对应载波的正峰点在屏幕上出现较亮的点，而负峰点则出现较暗的光点。这就是色度副载波干扰光点。 光点在一行上总是亮点、暗点相间排列。但相邻行上的亮点或暗点的相对位置却与色度副载波的频率选择有密切关系。 频谱交错原理不仅改善黑白接收机的兼容接收效果，而且提高彩色电视机的图象质量。第15页，共41页，2022年，5月20日，6点3

12、5分，星期四四二一三一三一二四二四二三四二三三一一一四三一三一第1行第314行第2行第315行 第3行图3-10 NTSC制干扰光点图样第16页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 由图可见：第三场的亮点在第一场的两个亮点之间，故第一场与第三场的光点有相消作用，第四场与第二场的光点也有相消作用，形成两帧相消的循环。实际上，人眼看到的是一些移动着的由光点构成的亮暗相间的斜线。3、亮度串色亮度信号对色度信号的干扰由于处于色度通道频带内的亮度信号频谱中的各个分量都能进入色度通道，经同步检波器解调后变为低频信号，在屏幕上显示出附加的彩色干扰条纹。 频谱交错原理可以减少亮度信号和色度信

13、号之间的相互干扰，一方面可以减弱在黑白电视机上可能出现的副载波光点干扰；另一方面可以削弱在彩色电视机上可能出现的亮度串色干扰花纹。六、NTSC编、解码方框图第17页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四矩阵电路低通延迟线平衡调制器低通平衡调制器副载波形成电路+平衡调制器延迟线R G BYIQecebS脉冲Y彩色全电视信号12333180NTSC 编码方框图接入延迟线，使信号在时间上达到匹配。第18页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四延迟线陷波器带通同步检波器同步检波器门电路副载波恢复延迟线矩阵电路彩色全电视信号YIQ RG B33123ecebNTSC解码方

14、框图接入延迟线，使信号在时间上达到匹配。第19页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四七、NTSC制的主要性能 NTSC 的色度信号的组成方式最简单，故接收机解码电路也最简单，易集成，接收机成本低。 由于色度信号在每一行都以同一方式传送，故不存在影响图象质量的行顺序效应。 亮度信号和色度信号频谱以最大间距错开，亮度串色影响小，故兼容性好。同时，容易实现亮度信号和色度信号的分离。例如：用一根延迟时间等于行周期TH 的延迟线，即可实现亮色分离。如图示： yd（t）=y（t-TH）=y（t）；ed（t）=ec（t- TH）= - ec（t） 但同步要求高，以保证频谱交错。+TH2ec

15、（t）2y（t）yd（t）+ed（t）y（t）+ ec（t）第20页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 色度信号的幅度失真会影响重现彩色的饱和度。 存在相位敏感性色度信号的相位失真对重现彩色的色调有明显影响。表现在以下几个方面： 微分相位的影响 当传输系统存在非线性，色度信号产生的相移与所叠加的亮度电平有关，即微分效应，而色同步信号不受微分效应的影响，其相位不变。这样，在接收端同步检波器中色度信号与解调副载波必然存在相位误差，使解调出的Q、I信号发生串色。它对重现的彩色有明显的失真。QIDQDIB第21页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 不对称边带的影

16、响 由于传输系统频率特性不好会使对称边带的信号变为非对称边带，会产生附加的正交项，形成“正交串色”或“正交失真”。它往往发生在色度信号频带的两端，主要是信号的高次边频分量存在串色。表现为水平方向有彩色突变的边界上的镶边现象，即彩色镶边。 多径接收的影响 反射波对亮度信号的影响对各种兼容制式来说都一样，产生双重或多重黑白图象。对色度信号的影响因制式不同而有所差异。 反射波的存在，会使传输通道的频率特性改变，从而使整个垂直边界上的彩色发生变化，也会影响大面积着色。 演播室进行图象慢转换、切换、混合等特技操作比较方便。 目前，NTSC制接收机数量在三种制式中居首位。第22页，共41页，2022年，5

17、月20日，6点35分，星期四 第三节 PAL制一、彩色相序交变原理 为了克服NTSC制的相位敏感性，在发送端周期性地改变彩色相序，由于传输通道的彩色失真在相邻两行（或场、点）的彩色失真向相反的方向变化，故在接收端采用平均措施就可以使这种彩色失真相互抵消，从而使接收端重现的彩色给人眼的感觉是没有失真的。 目前，在PAL制中采用的是逐行倒相和副载波延迟线平均法，利用视觉惰性的作用来消除NTSC制中的相位失真而引起的彩色失真。二、PAL色度信号及PALD解码原理 1、PAL色度信号第23页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 PAL制克服了NTSC制的相位敏感性，允许以不对称边带传

18、送色度信号，故可采用等带宽的U、V色差信号。表示如下： u（t）=U（t）sinwsct v（t）=k（t）V（t）coswsct ec（t）= u（t）+ v（t）= =U（t）sin wsct+ k（t）V（t）coswsct =C（t） sin wsct+（t），其中， C=U2+V2， = k（t）artgV/U。 k（t）为开关函数，逐行取+1与-1，如图3-15示。 PAL色度信号将V信号分量逐行倒相，故相邻两行的PAL色度信号有一行为NTSC行（与NTSC色度信号完全相同），一行为PAL行（色度副载波相位改变符号）。 第24页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四

19、 在PAL制接收机中，为了对逐行倒相的V分量进行同步检波，送入V检波器的解调副载波也应按开关函数的规律逐行倒相。故PAL色同步信号由锁相分量（用来携带副载波的相位信息）和识别分量（用来携带开关极性信息）组成。表示式如下 e b（t）= e b u（t）+ e b v（t） =K（t）sin w s ct+180-k（t）/4 可知色同步信号的相位在NTSC行为135，在PAL行为225，具有逐行摆动90 的规律，称摆动色同步信号。625行PAL制，色同步信号包含10个周期的副载波。 图3-17为PALD解码器的核心部分色度信号分离、检波电路的方框图。第25页，共41页，2022年，5月20日，

20、6点35分，星期四+1-10k（t）TH2TH3THt开关函数波形图NTSC行PAL行VCUPAL色度信号和色同步信号的矢量表示法第26页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四DL-1+D u+D vec（t）2u（t）2v（t）Sin w s ctk（t）cos w s ctB-YR-YPAL色度信号分离、检波方框图延迟线梳状滤波器第27页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 只要延迟线特性保证：包络无失真地延迟一个行周期TH；副载波相位相反（或相同），那么梳状滤波器就能将色度信号的两个分量无失真地彻底分离开。证明如下（略） PAL制克服NTSC制相位敏感的

21、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；最后又利用视觉平均作用补偿小幅度串色所引起的彩色偏差。 三、色度信号的频谱交错原理 PAL制色度信号的U分量与倒相无关，故它的谱线位置不变，仍以行频f H为间隔，对称的分布在色度副载波f s c的两旁，为 f s c n f H 。（见图3-19）第28页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 但V分量逐行倒相后，其主谱线的位置发生了相应变化。由其表达式V（t）=K（t）V（t）COSs ct，可把“逐行倒相”看成“半行频方波平衡调幅过程”，即： V（t）COSs ct 的每一根主谱

22、线的频率（ f s cn f H）看成载波频率，而将半行频方波K（t） 的各次谐波看成调制信号，则V信号的主谱线向两旁搬移了f H /2位置，其主谱线位置逐行倒相后应为f s c（n+1/2） f H。图3-19，它刚好将U、V信号的主谱线错开了半个行频。f s c + fH /2- fH /2 第29页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四四、色度副载波频率的选择1、1/4行频间置 由于U、V信号的频谱相互错开了f H /2 ，仍采用1/2行频间置就会使Y信号与V信号的频谱完全重合，将出现严重的色度和亮度之间相互干扰。为了使Y信号频谱既与U信号频谱错开，又与V信号的频谱错开，

23、最好将信号的主频谱线插到U、V信号主频谱线中间，即nfH=1/2（f s c+ f H /2 ）+ f s c，得f s c =（n-1/4）h；所以PAL副载波应采用1/4行频偏置。 如果副载频还附加25Hz（半场频）偏置，则使色度信号与亮度信号的副频谱线之间的间距增大到3倍，使亮、色之间的干扰减少。 2、半场频偏置第30页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四 PAL制采用1/4行频偏置后，U信号副载波光点干扰是向右下方倾斜的条纹。V信号副载波光点干扰是向左下方倾斜的条纹。故整个屏幕给人的感觉是网状干扰。实践证明，这种低速移动的网纹干扰对人眼仍有较大刺激。 为了减小这种干扰

24、，可采用将副载波逐场倒相的方法。它使前后相邻两场的干扰条纹交错在一起，则合成的干扰条纹移动速度加快，对人眼的刺激要小。干扰的可见度大大下降。 用一个倒相器实现逐场倒相会使接收机电路更复杂。实际上PAL制彩色电视采用25Hz偏置（半场频偏置）的方法。因此原来相邻场的副载波同相，增加半个周期后，相邻场的副载波就倒相了。这样，使干扰光点的亮暗结构更细致，干扰条纹的倾斜度更大，移动的速度更快。实践证明，这种干扰对人眼影响很小。 经过1/4行频偏置和25Hz的半场频偏置后，PAL制色度副载波的频率为： fsc =（n-1/4）fH+25。（计算）第31页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星

25、期四PAL制的主要性能1.优点(1)对相位误差不敏感，重现彩色受传输误差的影响小PAL制色度信号相位失真容限达到40%(2)色度信号幅度方面的性能与NTSC制一样，微分增益的容限为30%(3)多径接收和不对称边带的影响较小第32页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四2.缺点(1)行顺序效应 又称“行蠕动”或“爬行” 产生行蠕动现象的内因是色度信号逐行倒相，外因是传输误差或解码电路中的各种误差。这些误差都会引起U和V二分量互相串扰，并且这种串扰是逐行倒相的，从而造成相邻两行间较大亮度差异。由于人眼对亮度差异较敏感而产生对图像有明暗相间的水平线条感，这种明暗水平线条因隔行扫描而向

26、上蠕动。 可见PAL制使串色对重现彩色的色调影响不大，但却会引起行蠕动现象第33页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四(2)半帧频闪烁 这是行顺序效应的第二种表现形式，出现在图像垂直彩色过渡的半帧频闪烁现象 由于垂直彩色过渡处相邻行色度信号有突变，必然引起大幅度的串色产生，加上隔行扫描系统中一帧包含奇数行，使得彩色过渡处串色的极性逐帧改变，从而引起半帧频闪烁 对于饱和度不高的彩色图像，由于过渡处色差信号突变幅度不大，这种闪烁现象并不明显。但在观看高饱和度的各色水平彩条时，出现在边界上的闪烁现象将是非常严重的第34页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四(3)信

27、号处理较麻烦，编、解码器复杂，接收机价格高我国PAL制参数： PAL-D（我国制式） 场频fV=50Hz 行频fH=15625Hz 行周期TH=64us 每帧625行 图像信号标称带宽6MHz 伴音载频6.5MHz 频道宽度8MHz第35页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四3.4 SECAM制自学第36页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四第四节 近代彩色电视制式一、现行彩色电视制式的缺陷1、复合信号方式的缺陷 现有三种彩色电视制式均采用色度信号与亮度信号公用频带的复合信号方式，其分离不完善，并不能消除亮色串扰。 由于采用大面积着色原理，彩色水平分解力太低

28、。 在采用调频方式的卫星电视系统中，色度信号解调后变为更显眼的低频彩色噪波。其次，色度信号容易产生失真。 色度副载波与伴音副载波之间的互调作用也会产生失真。2、隔行扫描方式的缺陷 电视系统的实际分解力达不到所设计的有效扫描行数。 会造成高亮度、高对比度画面上出现大面积闪烁现象。 隔行效应会导致垂直分解力的下降。 以上说明：复合信号和隔行扫描传送方式、传输频带的限制，使得重现图象水平、垂直分解力不高，彩色水平分解力太低，画面上有闪烁与各种扰动等人为干扰，而且还不适合于通过调频广播卫星来传送。因此，需研究新一代电视制式。第37页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四二、采用时分多工

29、方式的MAC制 目的：克服复合信号方式带来的缺陷。 C-MAC制：一种按模拟分量时分多工方式组成图象信号。 信号组成：亮度信号沿时间轴按3：2比例压缩，占35us，每行传送。色度信号沿时间轴按3：1比例压缩，占17、5us，两色差信号逐行轮换传送。亮、色时分多工方式的图象信号，在行正程期间对射频载波调频，形成射频图象信号。伴音信号为采用PCM的数字伴音信号，并利用射频载波，在行消隐期间的约9.6us内，形成以20.25Mb/S速率传送194bit2-4PSK数字信号。 根据声音、数据和图象信号的复用方式的不同，有多种方案的MAC制。如：A-MAC制、B-MAC制、D-MAC制、D2-MAC制。第38页，共41页，2022年，5月20日，6点35分，星期四四、模拟高清晰度电视 HDTV的描述：在约为画面高度三倍距离处观看，这种系统实际上或接近于能够传送一个具有正常视觉锐度的观看者在原始场景中所觉察出的那样细节；演播室信号应具有约两倍于现行标准值的水平和垂直分解力；显示屏的对角线长度大于1m，幅型比大于4：3（16：9）。通常还要求有多路高保真立体声、环绕立体声。1、日本的MUSE制 HDTV的基本参数如下：扫描行数为1125 ，扫描方式为2：1隔行扫描；