第二章 彩色电视基础

第二章

彩色电视基础无线电波λ=3×103可见光f=105红外线f=1010紫外线f=1015X射线f=1020宇宙射线f=1025λ=3×10-2λ=3×10-7λ=3×10-12λ=3×10-17λ=780(nm)(=7800Å)λ=380(nm)(=3800Å)频率Hz波长(nm)红橙蓝紫黄绿青图2-1电磁辐射波谱同色异谱现象：色感相同的光，其光谱分布不一定相同。结论：单色光可以由复合光来等效，复合光也可用其它复合光来代替。人们可以仿造出自然界中大多数彩色，而完全不必考虑仿造彩色与原彩色光谱分布有何不同。这是实现彩色正确重现的依据。在彩色重现过程中，并不要求（也做不到）重现出原彩色的光谱分布，而重要的是重现彩色光与原彩色光有相同的彩色感觉。三基色选择原则：①必须是互相独立的。②三基色配色的色域要大。（即尽可能混配出丰富的彩色）③混合光的亮度要大。根据上述原则，彩色电视中选取RGB作三基色。它把传送具有千差万别，瞬息万变的彩色光的任务简化为传送三个信号，大大简化了彩色电视的传送，从而奠定了彩色电视的基础，使彩色电视的实现成为可能。三基色原理的意义：

间接混色法:

时间混色法：三基色光按一定的时间顺序快速投射到同一表面上，在交替速度足够快时，人眼将产生与直接混色法相同的彩色感觉。直接混色法：将三基色光同时投射到一个全反射表面上，直接得到各种不同彩色光的方法。说明：时间混色法利用了人眼的视觉惰性。

空间混色法：三基色光分别投射到同一表面上三个相邻点上只要这些点相距足够近，就能产生与直接混色法相同的彩色感觉。生理混色法：利用两只眼睛同时观看两种不同颜色的同一景物，两种彩色印象在人的头脑中产生混色效果，此方法称生理混色法。

空间混色法利用了人眼对彩色细节空间分辩率有限的特性。彩色电视显象管就是采用了空间混色法。相减混色法R[R]+G[G]+B[B]=X[X]+Y[Y]+Z[Z]即R[R]+G[G]+B[B]=X{0.4185[R]-0.0912[G]+0.0009[B]}+Y{-0.158[R]+0.2524[G]-0.0025[B]}+Z{-0.0828[R]+0.0157[G]+0.1786[B]}整理可得0.4185X-0.158Y-0.0828Z=R-0.0912X+0.2524Y+0.0157Z=G0.0009X-0.0025Y+0.1786Z=B解上列方程组可得X=2.7689R+1.7518G+1.1302BY=1.000R+4.5907G+0.0601BZ=0.0565G+5.5943B++=Fc白0.9810[X]+1[Y]+1.1835[Z]=FC白（1光瓦）

[Re]=0.607[X]+0.299[Y][Ge]=0.174[X]+0.587[Y]+0.066[Z][Be]=0.200[X]+0.114[Y]+1.116[Z][X]=1.910[Re]-0.985[Ge]+0.058[Be][Y]=-0.532[Re]+1.999[Ge]-0.118[Be][Z]=-0.288[Re]-0.028[Ge]+0.897[Be]X=0.607Re+0.174Ge+0.200BeY=0.299Re+0.587Ge+0.114BeZ=0.066Ge+1.116BeRe=1.910X-0.532Y-0.288ZGe=-0.985X+1.999Y-0.028ZBe=0.058X-0.118Y+0.897Z所谓兼容--是指彩色电视和黑白电视系统能互相收看。广义有两层含义：正兼容---指普通黑白电视接收机能接收彩色电视信号，而显示通常质量的黑白图象。逆兼容---指彩色电视接收机也能接收黑白电视信号，但这时在彩色荧光屏上显示的只是黑白图象。兼容的含义彩色电视信号黑白电视信号正兼容逆兼容彩色电视机黑白电视机黑白图象狭义上把前者叫正兼容，后者叫逆兼容。具体地说：（1）彩色电视只能占用和黑白电视相同的频带；（2）与黑白电视有相同的伴音和图象载频，采用同样的扫描频率，采用同样的行、场同步信号；（3）包含一个基本的亮度信号，传送同一景象时，该亮度信号与黑白电视图象信号相同；兼容的必备条件笼统地说：彩色电视系统既具有黑白电视有关的标准，又具有传输色信号的标准。（3）包含一个基本的亮度信号，传送同一景象时，该亮度信号与黑白电视图象信号相同；（4） 色度信号用一个辅助信号传送，以便接收机中亮度信号和色度信号分离；（5） 传送的色度信号不应在黑白电视机屏幕上产生可见的干扰。

（1）

以Y，R-Y，B-Y（或Y，I，Q）作为传输三基色（2）采用大面积着色原理（3）采用频谱间置原理

（4）采用正交平调原理第一，这三个信号的带宽与相同扫描制式下的黑白电视信号相同，不易在与黑白电视信道带宽相同的彩色信道中传送。第二，直接传输三个基色信号时，没有单独的亮度信号供黑白电视机接收，显然也不满足前述的第三项要求。

为何不直接传输R、G、B三基色信号？

（1）人眼对黑白细节的分辨力远大于对彩色细节的分辨力。即人眼较容易辨别出彩色图象细节部分的明暗程度，而不容易辨别出细节部分的颜色差别。（2）人眼对不同色调的细节的分辨力也不同。

根据人眼对彩色细节分辨力比对黑白细节分辨力低的特点，彩色电视系统在传送彩色景象时，可以只传送一个粗线条（大面积）的彩色图象，并配以亮度细节。这一原理称大面积着色原理。根据大面积着色原理，分别用宽、窄带传送亮、色信号，在接收端亮色相加而复原为三基色信号时，将同一个亮度信号中的高频分量分别混入三基色信号中去，这就是高频混合原理。加到显象管的三基色信号由二部分组成，其低频部分是原基色信号，而其高频部分是同一亮度信号的高频部分。从表达式上看加到显象管的三基色信号与摄象机输出的三基色信号是有差别的，但对人眼的主观感觉来说，显象管重现的彩色图象与发端的彩色图象却是一样的。因为摄象机摄取到的而显象管又没有重现出的图象细节部分的颜色差别是人眼本来就辨别不出的，对人眼来说，这部分信息是冗余信息，当然就没有必要重现出来。亮度信号频谱特点:（1）亮度信号虽然占据了6MHz的频带宽度，但它并没有占满，它的能量主要集中在主谱线（即行频及其各次谐波）附近的很小范围内，频谱中的空隙高达90%以上。（2）行频谐波次数越高，分布在主谱线两侧的群谱线的幅度越低，频谱中的空隙就越大.色差信号频谱特点:色差信号频谱与亮度信号频谱具有相同的特点，只是所占带宽为1.3MHz。频谱间置原理:把色差信号进行频率搬移，使其频谱落在亮度信号频谱空隙之中，就可实现亮、色共用频带，且频谱不重迭，接收端易于将它们分离开，这就是频谱间置原理。（1）已调色度信号对亮度信号的干扰要尽可能小，这就要求适当选择副载波频率，使色度信号插在亮度信号频谱空隙之中，并使亮、色频谱以最大间隙错开。（2）已调色度信号中无用频率成分应尽量小。这样在规定的动态范围内有效信号的幅度可以尽量大，以提高色度信号信杂比。为达此目的，色差信号对副载波的调制应采用平衡调幅，抑制不携带信息的载波分量。（3）两个色差信号调制在一个副载波频率上，二者要互不干扰，并在接收中易于分开。为此必须采用正交平衡调幅技术。什么是NTSC？NTSC制是1953年美国国家电视制式委员会提出的一种兼容制彩色电视系统。NTSC是NationalTelevisionSystemCommittee的字头缩写。一、降低副载波对亮度信号的干扰(1)副载波频率应尽量选得高一些，使其在屏幕上产生的干扰光点较细微，人眼不易察觉。当然，副载波不宜过高，必须保证调制后Q信号的双边带都能通过。(2)所选副载波频率必须能使色度信号频谱与亮度信号频谱最大程度地间置，以进一步减小副载波干扰光点的可见度。m=285,mfH=4.48875MHzm=286,mfH=4.5045MHzm=287,mfH=4.52035MHz最接近4.5MHz的是m=286,mfH=4.5045MHz,若fsii=4.5045MHz,则与黑白M制相差4.5KHz,超出允许的误差范围，故不能兼容。NTSC制具有下列优点：(1)在没有信号失真的情况下，它有较高的图象质量(有较高的彩色水平和垂直清晰度)。(2)在彩色和黑白接收机屏幕的图象上没有明显的“爬行”和亮度闪烁。(3)较好的兼容性，即色副载波干扰不明显。(4)在三大彩色制式中，它最易于实现信号处理(比如：数码化，亮色分离等)。(5)由于色度信号的形成与分离都比较简单，因而电视中心设备、接收设备、录象设备都比较简单。微分相位(DP)当系统中存在非线性时，在不同亮度电平上色度信号的相移不同，这种失真叫微分相位失真，微分相位失真将引起色调失真。微分增益(DG)在不同亮度电平上色度信号的增益不同，这种失真叫微分增益失真，微分增益失真将引起色饱和度失真。什么是PAL？

PAL是PhaseAlternationLine即相位逐行交变的缩写。指的是两个正交的色度分量之一是逐行倒相1800传送的。它的最大优点就是克服了相位失真敏感性，允许的相位失真达到±400。

0f(MHz)1.3U色差信号频带图10f(MHz)1.3V色差信号频带图1PAL制采用U、V色差信号：U=0.493EB-YV=0.877ER-Y00.2870.515UV-0.515CF（NTSC行）紫色信号矢量图CF（PAL行）红0.631030紫0.59610黄0.451670绿0.592410青0.632830蓝0.453470标准彩条色度矢量图（PAL）UV0CF(n+1)U0VCF(n)Φ-ΦCF’(n+1)U0VCF’(n)Φ+δ-Φ+δCF’’(n+1)U0VCF’(n)Φ+δΦ-δCF’’(n+1