彩色电视信号兼容 NTSC制

第三单元彩色电视信号传输技术第三单元彩色电视信号传输技术

1、彩色电视传像的基本过程※

2、国际三大彩色电视制式概况

3、NTSC制

4、PAL制※

1、彩色电视传像的基本过程※图1彩色图像的分解过程思考题？彩色电视传输过程中，能否直接传输三路基色信号？为什么？★现行彩色电视系统必须满足的要求：⑴为获得兼容性，必须传送一个与黑白电视相同的亮度信号，并且频带相同。⑵需传送两个代表色度的信号，它们不应含有亮度信息，色度信号可采用窄带传输。⑶在传输黑白图象时，R=G=B，根据以上条件，这时代表色度的信号应等于0。⑷代表色度的两个信号是互相独立的。※结论：现行彩色电视系统：一个亮度信号，两个色差信号。②亮度信号和色差信号亮度信号：既黑白电视信号。色差信号：基色信号与亮度信号之差。关系式：

Y=0.30R+0.59G+0.11B(R-Y)=0.70R-0.59G-0.11B(B-Y)=-0.30R-0.59G+0.89B(G-Y)=-0.30R+0.41G-0.11B★说明：

①三个色差信号中只有两个独立,由于（G-Y）信号数值较小，不传输。通常选Y、（R-Y）、（B-Y）作为传输信号。②信号变换通过矩阵电路来实现。根据实验确定，色差信号带宽的下限值为1MHz。电视制式彩色电视系统除了具有黑白电视的基本技术要求外，在发送端和接收端还必须采用某种特定的信号处理方式，从而构成具有不同特点的彩色电视制式。优点：设备简单，彩色图象质量好。缺点：兼容性差，占用频带较宽。从传送信号的时间关系方面来看，彩色电视制式分为：⑴顺序制:

三个基色信号按逐行、逐场、逐点顺序轮流传送。在显像时，利用空间混色原理和时间混色原理。

2、国际三大彩色电视制式概况(2)同时制优点：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。

携带彩色图象的亮度和色度信息的三个信号是同时传送。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。上述两种的结合，但是显像时采用同时方式，优缺点和同时制基本相同。(3)顺序-同时制（SECAM)

NTSC、PAL、SECAM制，它们之间的主要差别是：两个色差信号对副载波的调制方式不同。

（NationalTelevisionSystemsCommittee）3.1正交平衡调幅平衡调幅：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。设用色差信号uR-Y

=(R-Y)cosΩt对载波uSC=USC

cosωSCt进行调幅式中，m=(R-Y)／USC,称为调制系数。

3、NTSC制★采用的国家：美、日、加、墨等国平衡调幅波的数学表达式为平衡调幅特点:①平衡调幅波不含载波分量。②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(调制信号)通过0值点时，平衡调幅波极性反相180°。

发现的问题：载波不含有调制信息，却占据着较大的频带资源。④平衡调幅波的包络不是调制信号波形，不能用包络检波方法解调，只能采用同步检波器在原载波的正峰点上对平衡调幅波取样。③振幅只与调制信号的振幅成正比，与载波振幅无关。色差信号为零时，平衡调幅波的值也为零，这样可以节省发射功率，减少了色度信号对亮度信号的干扰。（一般调幅波和平衡调幅波）

(a)调制信号(b)载波(c)一般调幅波形(d)平衡调幅波

图3-3平衡调幅波

(a)色差信号(调制信号)；(b)副载波信号；(c)平衡调幅波正交平衡调幅：为了在同一频带内传送两个色差信号R-Y和B-Y，用两个色差信号R-Y和B-Y分别对频率相同、相位相差90°的两个色副载波cosωSCt和sinωSCt进行平衡调幅，然后相加成色度信号。

图3-4正交平衡调幅

(a)正交平衡调幅器；(b)色度信号矢量图设副载波的幅值为1，色度信号F：

(3-5)

(3-6)

(3-7)

★物理含义：振幅Fm

取决于色差信号的幅值，决定了所传送彩色的饱和度；而相角φ取决于色差信号的相对比值，决定了彩色的色调。将色度信号F和亮度信号Y以及同步、消隐等信号混合，就得到了彩色全电视信号。

3.2标准彩条信号与色度信号①彩条信号及作用标准彩条信号是一种彩色电视中常用的测试信号，由彩色电视信号发生器产生，用来对彩色电视系统进行测试与调整。②彩条信号的组成

标准彩条信号由三个基色、三个补色加上黑与白共八种颜色的等宽竖条组成，自左至右按亮度递减排列，依次为：白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑。③彩条信号的命名

标准彩条信号常用4位数码命名，第1位和第2位数字分别表示组成白条和黑条的基色信号的最大值和最小值，第3位和第4位数字分别表示各彩色条的相应基色信号的最大值和最小值。

表3-1100-0-100-0彩条亮度信号、色度信号和复合信号的数据

G0R0B0ttt00.110.300.410.590.700.891.0ttt000.11-0.11-0.700.70-0.590.5900.300.590.890-0.89-0.59-0.30Y0R0-Y0B0-Y0(a)(C)(d)(b)(e)(f)(g)3.3色度信号的幅度压缩①幅度压缩的原因？（a）标准彩条信号的电平范围大大超过了黑白电视所规定的范围。黄、青、绿、紫、红、蓝都超过了黑白电平，其中黄色电平最高为1.79，超过了79%，而红、蓝条的最小数值又分别比黑电平低46%和79%。（b）当彩条色度信号超过白电平时，将产生过调失真，造成伴音中断。当彩条色度信号低于同步电平，接收机中分离同步信号时，色度信号将会被切割出来，破坏接收机的同步，引起图像不稳。②如何压缩？色度信号压缩应在调制前进行，只要在两个色差信号前面分别乘上一个小于1的压缩系数a和b即可。

设R-Y信号压缩系数为a，B-Y压缩系数为b。用超量最多的黄色和青色来确定a和b。当传送黄色时，

(3-10)当传送青色时，

联立解式(3-10)、(3-11)，求得a=0.877，b=0.493。

(3-11)

压缩后的色差信号R-Y用V表示，压缩后的色差信号B-Y用U表示：(3-12)

(3-13)用U、V信号去调制副载波，这样彩色电视色度信号表示式为：

(3-14)

(3-15)

(3-16)

(3-17)压缩后的标准彩条信号各色调的色差信号U、V和色度信号的振幅Fm、相角φ列于表3-2。

表3-2压缩后的100-0-100-0彩条信号值3.4NTSC制副载波的1/2行频间置思考题：亮度信号和色度信号在传输过程中是单独占有各自频带，还是共用一个频带传输？㈠

亮度信号的频谱矩形脉冲波的频谱假设传输下图(a)所示的静止图像，对应信号频谱如(c)所示。★总结出两条重要规律①频谱是离散谱或称线状谱，谱线之间有很大的间隔，把这种谱线之间的间隔为场频fv倍数的谱线称为场谱线。②谐波次数越多(即频率越高)，幅度越小，谱线越低。(a)一场内亮度变化一次(b)一行内亮度变化一次(c)水平和垂直都有亮度变化，信号波形是受场频方波调制过的行频方波㈡频谱间置原理及色副载波频率的选择①频谱间置原理（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，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在亮度信号各谱线群中间。频谱间置的目的？亮度信号与色度信号传输时占用一个频带。频谱间置实现的方法？调幅的方法（时域相乘，频域卷积，即频谱周期延拓）。图2-21频谱间置原理②

色副载波频率的选择原则※

(a)应为半行频的奇数倍。这样色差信号的频谱才能在亮度信号各主谱线之间的中缝插入，这种方式称为1/2行频间置。

(b)应选在亮度信号频带的高端。因为亮度信号高端的能量较小，频谱的空隙较大，插入色度信号的频谱后，色度信号与亮度信号的相互干扰小。

(c)频率不能太高。应该使调制后的色差信号的上边带不超过亮度信号频谱的高端，也就是不能大于6MHz，否则达不到兼容的目的。3.5NTSC制总结

①

色度信号的组成方式最简单，解码电路也最简单，容易集成化，容易降低接收机的生产成本。

②采用1/2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，亮度窜色少，容易实现亮度信号和色度信号的分离。

NTSC制优点

①相位失真比较敏感，即色度信号的相位失真对重现彩色的色调有明显影响，这种微分相位失真不能