电视原理的资料

电视原理的资料第1页/共109页

根据人眼对细节分辨力有限的视觉特性，可以把一幅平面图像分解成许许多多小单元。这些组成画面的细小单元具有单一的亮度和色度，称为像素（pixel）。像素越小，单位面积上的像素数目越多，图像就越清晰。根据人眼的视觉惰性可以把时间连续的景物分解成一幅幅时间不连续的画面，只要画面的显示频率高于临界闪烁频率，就可以获得连续活动图像的感觉。1.图像的表示法第2页/共109页

对于彩色电视，每一个平面活动基色图像都可以表示成空间坐标x、y和时间t

的三维离散函数:

fR(xm,yn,tk)

fG(xm,yn,tk)

fB(xm,yn,tk)

对于黑白电视，平面活动亮度图像可表示为

fL(xm,yn,tk)电视图像离散化可以压缩需要传送的信息量。如何用一维时间函数的电视信号传送三维活动电视图像？1.图像的表示法第3页/共109页2.图像的顺序传送并行传送：把不同位置上的像素同时转变成相应的电信号，分别用相应信道同时传送出去。根据人眼的细节分辨力，一幅图像要比较清晰，至少要有40万以上的像素，即需40万个信道。——不经济，也不可能。并行传送示意图发送端接收端第4页/共109页顺序传送（串行传送）：利用人眼的视觉惰性，将各个像素的光信号按一定的顺序变成电信号传输，接收端再按同样的顺序将电信号变成光信号，只要速度足够快，人眼感觉图像就是完整和连续的。

这种将图像分解成像素并按一定的顺序传送图像像素的电视系统称为顺序传送系统。传送顺序：从左到右，从上到下，时间递增同步：在接收端每个像素的几何位置与发送端一一对应。2.图像的顺序传送第5页/共109页顺序传送示意图2.图像的顺序传送第6页/共109页3.扫描将光图像转换成顺序传送的电信号的过程及其逆过程称为扫描。

fL(xm,yn,tk)三维图像信号f(t)一维电视信号扫描

行扫描——水平扫描

场扫描——垂直扫描扫描周期重复上述扫描 行扫描正程，行扫描逆程 场扫描正程，场扫描逆程第7页/共109页2.1.2光-电/电-光转换原理发端：光-电转换—摄像管收端：电-光转换—显像管1.摄像

CCDChargeCoupleDevice电荷耦合器件帧转移CCD摄像管 光敏成像区存储转移区读出移位寄存器时序控制电路

读出移位寄存器（遮光）图像信号感光单元存贮转移区光敏成像区转移移位寄存器（遮光）第8页/共109页2.显像显像管——阴极射线管CathodeRayTube(CRT)主要组成：电子枪、荧光屏、偏转线圈等。

来自摄像端的信号加到显像管的栅极，控制电子束的能量，从而控制荧光粉的发光亮度，使荧光屏正确重现发端图像。

第9页/共109页

γ校正摄像管光电转换特性近似为线性：而显像管电光转换特性为非线性：亮度与栅阴压的γ次方成正比，显像管重现图像产生γ失真。需在摄像端进行预失真处理即γ校正：这样，显示亮度将正比于摄取的图像亮度：第10页/共109页2.1.3彩色图像的摄取与重现1.彩色图像的摄取同时制彩色电视传送示意图第11页/共109页

2.彩色图像的重现同时投影混色法显像管空间混色法三枪三束荫罩式彩色显像管第12页/共109页

2.彩色图像的重现显像管空间混色法彩色显像管RGB点阵新型显示器：液晶显示器，等离子显示器第13页/共109页2.2.1逐行扫描逐行扫描光栅§2.2电视扫描原理矩形屏幕——匀速单向直线扫描a.只有行扫描时b.只有场扫描时

c.场正程扫描d.场逆程扫描e.消去行场逆程后的扫描光栅逐行扫描动画第14页/共109页逐行扫描电流波形：（a）行扫描锯齿波电流（b）场扫描锯齿波电流

第15页/共109页行扫描基本参数行正程扫描时间:THt行逆程扫描时间:THrTHr

＜＜THt行扫描周期TH=

THt+THr行扫描频率fH=

1/TH场正程扫描时间:TVt场逆程扫描时间:TVrTVr

＜＜TVt场扫描周期TV=

TVt+TVr场扫描频率fV=

1/TV场扫描基本参数第16页/共109页行场扫描关系为获得有效的扫描光栅，电子束水平方向运动速度应远大于垂直方向的运动速度；即：fH＞＞fV

正程扫描时间应占整个扫描周期的大部分，即：

TH＞＞THrTV＞＞TVr

THr/TH

=a称行扫描逆程系数，一般18％ TVr/TV

=b称场扫描逆程系数，一般8％逐行扫描方式中，每场的光栅都应互相重叠。设每场扫描行数为Z，则：TV＝ZTHfH＝ZfV

即场周期是行周期的整数倍。扫描行数越多，图像越清晰。返回2.3.3第17页/共109页2.2.2隔行扫描1.隔行扫描的提出

要达到人眼要求的最高分解力，扫描行数须在500以上，人眼的临界闪烁频率要求场频须在48Hz以上。 按我国标准为625行，50Hz，按幅型比4/3，则每行有800个像素，即400个周期

则：黑白电视信号的最高频率达12MHz，

即:

按逐行扫描方式，要求黑白电视信号带宽为：Δf=12MHz ——电子线路系统、频率资源都很难满足要求。第18页/共109页根据人眼的视觉特性：一帧图像分两次扫描，每次称为一场，两场合为一帧,即采用隔行扫描方式。活动图像25帧/秒=50场/秒≥临界闪烁频率=48Hz每场扫描行数——312.5行每帧扫描行数——625行即:按隔行扫描方式，要求黑白电视信号带宽为： Δf=6MHz2.2.2隔行扫描第19页/共109页2.隔行扫描光栅的形成

奇数行扫描（奇数场）一帧图象分两次扫描偶数行扫描（偶数场）隔行扫描重现图像示意2.2.2隔行扫描第20页/共109页隔行扫描光栅分析2.2.2隔行扫描第21页/共109页隔行扫描应满足的基本要求（1）每帧起点相同——要求每帧必须为整数行（2）相邻奇偶两场光栅均匀镶嵌，且各场扫描锯齿波波形一样——要求每场存在半行，即每帧必须为奇数行Z=2n+1

行频与场频关系：2.2.2隔行扫描第22页/共109页我国隔行扫描的基本参数我国电视扫描标准：隔行扫描，每帧625行，每帧两场，每场312.5行帧频：fF=25Hz场频：fv=50Hz场周期：Tv=20ms(Tvt=18.4ms，Tvr=1.6ms)行频：fH=25(帧)×625(行)=15625Hz行周期：TH=64μs(THt=52μs，THr=12μs)

2.2.2隔行扫描第23页/共109页

3.隔行扫描的缺点（1）行间闪烁效应

在隔行扫描中，整个画面的变化是按场频重复的，它高于临界闪烁频率因而没有大面积闪烁感。但就每行而言，它仍是按帧频重复的，即每秒重复25次，这是低于临界闪烁频率的。所以，当我们观看比较亮的细节时，仍会感觉到行间闪烁。（2）并行现象

a.真实并行——奇偶光栅并行现象

b.视在并行

如传送图像中的运动物体在垂直方向上有足够大的速度分量，且每经一场刚好下移一行距离，则后一场传送的细节与前一场相同。所以当视线随运动物体移动时，看起来好像两行变成一行。——视在并行第24页/共109页（3）高速水平运动物体出现“锯齿化”现象如传送图象中的运动物体在水平方向上有足够大的速度分量，物体垂直边缘因隔行分场传送，会发生相邻场光栅中左右错开的“锯齿化”现象。隔行因子Ki2:1隔行扫描的视在垂直分解力相当于逐行扫描时的分辨力乘上一个隔行因子Ki，其值一般在0.6～0.7之间。第25页/共109页2.2.3扫描的同步1.扫描的同步同步扫描——发送端和接收端的扫描运动严格保持步调一致，即同频同相。

行不同频：行频略高

行频略低

原图象

场不同频：场频略高：图像向下移动；场频略低：图像向上移动第26页/共109页待传送图像收、发端扫描相差半行收、发端扫描相差半场行、场不同相：2.2.3扫描的同步第27页/共109页为了实现同步扫描，电视发送端每当扫描完一行时加入一个行同步脉冲；每当扫描完一场时加入一个场同步脉冲。同步信号——控制扫描频率和相位的脉冲信号。2.2.3扫描的同步第28页/共109页

2.消隐脉冲与复合同步脉冲

消隐脉冲：

扫描逆程期间电子束消隐——扫描逆程期间让信号电平为黑电平，电子束截止，屏幕为黑色，起到消隐逆程光栅痕迹的作用。

行消隐信号(或称行消隐脉冲)——

行逆程12μs,则行消隐脉冲脉宽为12μs，电平为黑电平

场消隐信号(或称场消隐脉冲)——

场逆程1.6ms,则场消隐脉冲脉宽为1.6ms，电平为黑电平2.2.3扫描的同步第29页/共109页

黑电平行消隐白电平行正程52μs12μs返回§2.4.1(+12μs)场消隐1600μs(25H)行消隐12μs负极性电视信号行场消隐脉冲波形第30页/共109页同步脉冲

行同步脉冲——发送端行扫描正程结束后发出的脉冲信号，控制接收端行扫描逆程的开始。(行同步信号仅起控制行同步作用，不应在屏幕上显示出来，故应叠加在行消隐脉冲之上。)场同步脉冲——发送端场扫描正程结束后发出的脉冲信号，控制接收端场扫描逆程的开始。

(同理，场同步信号应叠加在场消隐脉冲之上。)

4.7μs1.6μs5.7μs行同步信号

同步电平100%

黑电平70%12μs前肩分离同步脉冲与图像信号：幅度分离方法后肩第31页/共109页

160μs(2.5TH)

160μs(2.5TH)

1600μs(25TH)场同步脉冲与场消隐脉冲行同步场同步312.5行2.5行复合同步信号复合同步脉冲第32页/共109页分离行同步脉冲与场同步脉冲：微分与积分方法

行同步分离与微分电路：电路参数满足微分条件：RC=τ≤1/5T

入出AB（T为行同步脉宽4.7μs）即：τ=0.5～1μs

第33页/共109页

为解决在场同步期间，行同步失落而造成的行不同步的问题，在场同步脉冲中开槽，对应每行的位置开一个槽，槽宽为：4.7μs。开槽脉冲第34页/共109页行同步分离波形图

第35页/共109页场同步分离与积分电路

积分电路：电路参数满足积分条件：RC＞＞T时(T为输入信号脉宽)出入AC第36页/共109页行、场同步分离波形

第37页/共109页3.开槽场同步脉冲与均衡脉冲问题：由于最后一个行同步到达奇数场、偶数场的场同步前沿的时间不同，造成积分后积分电容上的起始电压不等，使奇偶相邻两场的积分波形不同。同时，奇偶相邻两场的开槽位置不同也使积分波形不同。造成：奇偶相邻两场到达同一触发电平时刻不同（相差Δt），使相邻两场的逆程始点相差Δt使相邻两场扫描起始位置不同，影响了隔行扫描的准确性。措施：加均衡脉冲、槽脉冲，使相邻两场的复合同步信号通过积分后波形一致。第38页/共109页加开槽场同步脉冲与均衡脉冲方法方法：1.在场同步期间加槽脉冲2.在奇偶相邻两场场同步信号的前后2.5行每隔半行加一个均衡脉冲，为使每半行加一个脉冲后积分电容上的电压不增加，要把脉冲宽度减半，即4.7μs的一半为：2.35μ。

前5个脉冲为前均衡脉冲

后5个脉冲为后均衡脉冲

第39页/共109页第40页/共109页黑白全电视信号

作业：2.5第41页/共109页§2.3电视图像的基本参量概述电视图像基本特征：图像的几何尺寸形状、图像的对比度与亮度、色度（色调与饱和度）、清晰度、图像的连续性。根据基本特征要求确定电视系统的指标和标准：扫描参量——帧频、场频、行频、扫描行数系统通频带——亮度信号频带、色度信号频带系统γ校正系数的确定系统各种非线性失真系数的确定荧光粉色度坐标与基准白的确定彩色电视制式的确定第42页/共109页2.3.1图像的几何特征幅型比屏幕尺寸标清电视4：3<34in.高清电视16：9>34in.视觉最清楚的范围：垂直夹角θV=15°

水平夹角θH=20°第43页/共109页

几何失真第44页/共109页行场扫描非线性系数β：非线性失真系数β＜10%时，不感到有严重失真非线性失真系数β＜5%时，感觉不到有非线性失真几何失真第45页/共109页枕型畸变桶型畸变QΔQGΔG几何畸变系数<3%几何失真第46页/共109页菱形畸变梯形畸变吊角畸变几何失真第47页/共109页2.3.2图像的连续性与场频的确定人眼闪烁感要求，场频≥48Hz。早期考虑的电源干扰，场频与市电频率相同。彩电、开关电源的出现，场频行频只要与色副载频保持关系。高亮度电视、高清晰度电视要求场频更高。第48页/共109页2.3.3扫描行数及有关参数的确定一.清晰度与分解力图像清晰度——主观感觉到的图像细节呈现的清晰程度电视系统的分解力——电视系统传送图像细节的能力通常用扫描行数来表征电视系统的分解力，称为：标称分解力

垂直分解力分解力 水平分解力第49页/共109页1.垂直分解力图像垂直分解力——系统沿图像垂直方向所能分解的像素图像垂直分解力受扫描行数Z限制，并小于扫描行数Z①垂直扫描中，有若干行作场逆程回扫即：有效行数为：Z（1－β）（β:

场扫描逆程系数）②扫描线的有效率问题(如图)第50页/共109页考虑到被摄景物与摄像感光单元的垂直相对位置存在各种随机关系，垂直分解力取垂直分解力：

Ke：凯尔系数垂直分解力：M＝KeKi(1－β)Z如考虑隔行因子Ki的影响，则不同电视标准Ke取值不同，取Ke=0.7，Z=625,则垂直分解力为M=0.7×（1-0.08）×

625=0.64×625=400(电视线)

。

M＝Ke(1－β)Z第51页/共109页2、水平分解力水平分解力与垂直分解力相匹配水平分解力：N＝KM＝KKe(1－β)Z式中：K为幅型比如考虑隔行因子：N＝KKeKi

(1－β)Z

若：垂直分解力M为400线，则：水平分解力N=4/3×400=533线第52页/共109页扫描行数的确定扫描行数↑——图像清晰度↑——图像信号带宽↑原则：满足人的视觉要求取θ=1.5’，D/h=4，则Mmax

=

573

则最大扫描行数为：

实际采用Z=625

，已满足一般要求第53页/共109页3.图像信号的最高频率——电视通道的频带宽度

电视信号的最高频率是根据电视摄像、显像器件的分解力确定的。图像信号最低频——零频水平方向所能分解的像素数:N＝KM＝KKe(1－β)Z

沿水平方向扫过一个像素所需时间为：图像信号的最高频为：考虑到孔阑效应，电视图像的最高频率对应水平方向周期为的正弦波

第54页/共109页孔阑效应设频率为f=1/(2Td)的方波信号（黑白格图像）为x(t)x(t)的频谱为X(f)=4/π[sin(2πft)+sin(2π3ft)/3+……]感光单元具有一定的面积，设其宽度为Td，则sin(2πft)分量在感光单元的平均幅值为2

/πsin(2π3ft)分量在感光单元的平均幅值为2

/9π……方波信号的高频分量被衰减且得不到正确显示，宽度为Td的孔阑只能正确显示频率为f=1/(2Td)的正弦波（显示为黑白格）第55页/共109页逐行扫描：fV=fF隔行扫描：fF=1/2fV我国电视标准，K=4/3

，fV=50Hz,Z=625,取α=18%,β=8%,Ke=0.76

则：

fmax=5.6MHz所以采用隔行扫描，频带宽度压缩了一半返回ppt204留有余地，取fmax=6MHz

第56页/共109页2.3.4图象亮度与色度的非线性矢真一.亮度的非线性失真显像管光电转换特性第57页/共109页亮度畸变，色度畸变2.3.4图象亮度与色度的非线性矢真第58页/共109页Ld=kdEγ对摄像端进行γ校正E=Eo1／γ=(koLo)1／γ

则系统校正后的特性：Ld=kdEγ=kd[(koLo)1／γ]γ=kLo

γ校正2.3.4图象亮度与色度的非线性矢真第59页/共109页γ校正第60页/共109页γ校正没有γ校正前γ为2.0的校正第61页/共109页二、图像的亮度层次由§1.2.4人眼的对比度灵敏度阈ξ和对比度C，设：Lmin=L1则：人眼能分辨出的第2级亮度：第3级亮度：第n级亮度：则对比度：第62页/共109页对比度等式两边取对数，整理得人眼能分辨的亮度层次n为：ξ＜＜1，简化为：即，人眼能分辨的亮度层次与图像对比度的对数成比例，并受最大对比度限制例:ξ=0.05,c=40时,n=74系统的非线性使亮度层次随亮度而变化，γ>1时，暗区域可分辨层次减少，亮区域可分辨层次增加；γ<1时，亮区域可分辨层次减少，暗区域可分辨层次增加。第63页/共109页三、彩色的非线性失真光电转换和传输后，三基色信号的γ失真：γ≠1时，

Rd:Gd:Bd≠Ro:Go:Bo，则重现图像产生色度畸变。假设系统非线性系数为γ=2，k=1（1）被摄彩色为基色光。以[Re]为例

FR=1[Re]+0[Ge]+0[Be]即被摄彩色的色系数之比为：1:0:0,重现彩色的色系数之比为12:0:0=1:0:0,色度不变。同样，被摄彩色为基色[Ge][Be]也不变。第64页/共109页（2）被摄彩色为白光C白。

F白=1/3[Re]+1/3[Ge]+1/3[Be]即被摄彩色的色系数之比为：1/3:1/3:1/3,重现彩色的色系数之比为(1/3)2:(1/3)2

:(1/3)2

=1:1:1,色度不变,仍为C白。（3）被摄彩色为三基色之补色光。以黄色光为例

F黄=1/2[Re]+1/2[Ge]+0[Be]即被摄彩色的色系数之比为：1/2:1/2:0=1:1:0,重现彩色的色系数之比为(1/2)2:(1/2)2:0=1:1:0,色度不变,仍为黄色。同样，被摄彩色为其他补色也不变。三、彩色的非线性失真第65页/共109页（4）被摄彩色为色三角形内任意一点的彩色。如饱和度为50%的黄色：

F黄5=1/2FC

白+1/2F黄

=5/12[Re]+5/12[Ge]+1/6[Be]即被摄彩色的色系数之比为：重现彩色的色系数之比为:蓝色分量减少，坐标点向黄色偏移，饱和度增大三、彩色的非线性失真第66页/共109页结论：1、三基色及其三补色的色度不受传输系统非线性系数γ的影响，重现彩色在色三角形中的坐标位置不变。2、C白的色度坐标不受γ的影响，即重现C白坐标位置不变。3、其它各种彩色经γ＞1时的系统传输后，色度坐标将向三角形的三边或顶点方向移动——饱和度↑

而γ＜1时，移动方向恰好相反，即向三角形中心或三边中心靠近——饱和度↓第67页/共109页结论：第68页/共109页§2.4视频图像信号2.4.1黑白图像信号2.4.2亮度信号、色差信号及其组成原理2.4.3标准彩条信号第69页/共109页2.4.1黑白图像信号一、黑白图像信号波形黑白图像信号波形视频图像信息——单极性正极性图像信号负极性图像信号(a)被传送图像(b)行扫描电流波形(c)摄像管输出图像(d)负极性视频信号(a)iH0t(b)uH0tuH0t（d）第70页/共109页二、黑白图像信号频谱电视图像信号为0-6MHz变化随机信号，但它是按行频、场频频率重复变化的相似信号，故其频谱是按行频、场频规律变化的梳状频谱。第71页/共109页⑴静止图像的频谱

①只在水平方向有亮度变化的静止图像这种情况下，每个行扫描得到的图象信号都是一样的（以行频重复的周期性）。为了方便讨论，我们忽略了行逆程。根据傅立叶分析，频谱是线状谱，位于行频fH及其谐波nfH上。且n越大，能量（幅度）越小（对于我国，6MHz带宽最高谐波次数n=384）。ΩH：行频角频率Cn：复振幅第72页/共109页

②在垂直方向也有亮度变化信号是以行频和场频重复的，用二维傅立叶级数分解，可得频谱分布图。频谱成份为nfH±mfV，其频谱分布是离散谱线簇(谱线群)，主谱线为nfH。特点是信号能量集中在行频fH及其各次谐波nfH的主谱线上，一般能量随n增大而衰减。在每个主谱线两旁存在着场频及其谐波的许多副谱线。一般能量随m增大副谱线能量很快衰减。第73页/共109页③垂直方向有细节变化垂直方向有精细细节变化时，两场信号会有差异，其信号波形以帧为周期重复，故频谱应为nfH±mfF（fF为帧频，25Hz）。由于垂直方向内容有不小的相关性，所以，帧间差引起奇数倍成份相对较小。第74页/共109页

⑵运动图象信号的频谱

对于一般速度运动的物体，形成的帧周期信号波形表现为随运动情况在副谱线两侧的连续频谱。因电视图像相邻行间相关较大，因此以行频及其各次谐波为中心的相邻群之间有信号能量的空白区。

第75页/共109页频谱交错原理——利用电视信号的频谱空隙，在不扩展频带的情况下插入彩色信号。返回fsc选择结论：全电视信号具有在0～6MHz范围内、离散分布的频谱结构。各群谱线间存在着很大的空隙。第76页/共109页

2.4.2亮度信号、色差信号及其组成原理彩色图像信号——传输三个视频基色信号三视频基色信号编码传输——与黑白电视实现兼容彩色信号的传输与兼容制问题（将在§3继续分析）兼容制彩色电视系统——恒定亮度原理、混合高频原理

——亮度信号、色差信号三基色信号：ER0、EG0、EB0以后简化写：R0、G0、B0经γ校正后的电压信号：R、G、B第77页/共109页一、恒定亮度原理与高频混合原理兼容性与逆兼容性要求：彩色电视图像信号中要有代表黑白图像的亮度信号。另外再用两个信号传送色度信息。亮度信号不受传送色度信息的信号的影响，即后者的变化不影响亮度信号，重现图像的亮度只由亮度信号决定——恒定亮度原理。第78页/共109页混合高频原理人眼的视觉特性亮度——分辨力高，色度——分辨力低。只需传送大面积彩色，并配以亮度细节——大面积着色原理从信号频带看，亮度用全部视频带宽，色度只用较窄带宽。接收端恢复的三个基色信号的低频部分是亮度和色度信号共同传送的，而高频部分都用同一个亮度信号的高频部分补充。

——混合高频原理实验发现，色度信号的带宽只需1～2MHz就使人感到满意。我国电视标准：色度信号带宽：1.3MHz即：彩色信号：0～1.3MHz

亮度信号Y：0～6MHz相加后的彩色视频信号为：0～6MHz第79页/共109页二、亮度信号和色差信号

根据兼容制要求彩色电视系统中所选用的传输信号并非三个基色信号，而是经转换并代表彩色三个基本参量的新的传输信号。它们应满足以下要求。

(1)为获得兼容性，须传送一个与黑白电视相同的亮度信号。彩色全电视信号应保持与黑白电视信号相同的频带宽度。

(2)需要传送两个代表色度的信号，根据恒定亮度原理，它们不应含有亮度信息；同时跟据混合高频原理，色度信号可以采用窄带传输。

(3)在传输黑白图像时，三个基色信号相等，R＝G＝B，根据上一条件，这时两个代表色度的信号应当等于零。

(4)代表色度的两个信号是互相独立的。

(5)三个基色信号与三个传输信号之间的转换关系要简单。第80页/共109页根据上述要求：由亮度方程Y=0.30R+0.59G+0.11B可知：Y、R、G、B中只需送一个Y信号和其中二个基色信号即可。由于每个基色信息中都含有亮度信息，如果直接传送基色信号，已传送的亮度信号Y(为各基色亮度总和)与所选出的两个基色所包含的亮度参量就重复了，因而使得基色与亮度之间的相互干扰也会十分严重（带宽不同）。所以通常选择不反映亮度信息的信号传送色度信息。在基色信号与亮度信号相减所得到的色差信号(R-Y)、(G-Y)和(B-Y)中选取两个代表色度信息。二、亮度信号和色差信号第81页/共109页由（NTSC制）亮度方程：Y=0.30R+0.59G+0.11B得色差信号：R-Y=R-（0.30R+0.59G+0.11B）=0.70R-0.59G-0.11BG-Y=G-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R+0.41G-0.11BB-Y=B-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R-0.59G+0.89B

三个色差信号中只有二个是独立的，常选用(R-Y)和(B-Y)两个色差代表色度信号。这是因为对大多数彩色来说，(G-Y)比(R-Y)和(B-Y)数值要小，如选择(G-Y)对改善信噪比不利。在已知(R-Y)和(B-Y)的情况下，可以容易地求得(G-Y)。令：Y=0.30Y+0.59Y+0.11Y，并与亮度方程相减：

0.30（R-Y）+0.59（G-Y）+0.11（B-Y）=0得：只传送Y、(R-Y)、(B-Y)

在接收端根据上式先用矩阵电路解出(G-Y)，再运算：(R-Y)+Y=R，(G-Y)+Y=G，(B-Y)+Y=B，可恢复出基色信号。二、亮度信号和色差信号第82页/共109页恒定亮度原理的实现

以Y=0.30R0+0.59G0+0.11B0=Y0表示摄像端获取的原景物亮度；用Yt、(R-Y)t、(B-Y)t分别表示传输后的亮度信号和色差信号（相对于发端而言，可能幅度有所变化或混入了某种干扰）。用于重现彩色图像的三基色Rd=(R-Y)t+Yt

Bd=(B-Y)t+YtGd=[-0.51(R-Y)t-0.19(B-Y)t]+Yt

不考虑显像管的非线性电/光转换特性(即γ=1，不进行γ校正)的情况第83页/共109页显示的亮度Yd为Yd=0.30Rd+0.59Gd+0.11Bd=0.30[(R-Y)t+Yt]+0.59{[-0.51(R-Y)t-0.19(B-Y)t]+Yt}+0.11[(B-Y)t+Yt]=Yt

可见重现的亮度Yd只与所传送到接收端的亮度信号Yt有关，色差信号变化或受到干扰，不影响亮度，即实观了恒定亮度传输。考虑显像管的非线性电/光转换特性(即γ≠1，进行γ校正的情况)此时只有传送黑白图像恒定亮度才能满足，否则虽然现显示的亮度是正确的，但显示的亮度既与亮度信号有关，又与色差信号有关，恒定亮度原理将不再满足。恒定亮度原理的实现

第84页/共109页

对于同一色调的彩色，饱和度越高恒定亮度指数越小，恒定亮度误差越大。对于黑白电视机接收彩色电视，恒定亮度指数是显示亮度与正确亮度之比，对于彩色电视机，恒定亮度指数是亮度信号提供的显示亮度与正确亮度之比。恒定亮度指数对于黑白电视的亮度重现有影响，当色差信号受到传输中的噪波干扰时，对彩色电视的亮度重现有一定的影响，但影响不大。

恒定亮度原理的实现

第85页/共109页三、亮度信号和色差信号举例（1）饱和品红色设：R=E、G=0、B=E则

Y=0.30E+0.11E=0.41E(R-Y)=E-0.41E=0.59E(B-Y)=E-0.41E=0.59E重现端为彩色接收机时，恢复的三基色电压：R=(R-Y)+Y=0.59E+0.41E=EG=－0.51(R-Y)－0.19(B-Y)+Y=－0.7×0.59E+0.41E=0B=(B-Y)+Y=0.59E+0.41E=E若对于白色：R=E、G=E、B=E

，Y=E，Y=0.41E表示亮度比白色暗，故品红色在黑白电视机上显示为暗灰色。第86页/共109页（2）未饱和品红色（R、G、B都不为零是未饱和色）设：R=E、G=0.2E、B=E则

Y=0.30E+0.59×0.2E+0.11E=0.53E(R-Y)=E-0.53E=0.47E(B-Y)=E-0.53E=0.47E重现端为彩色接收机时，恢复的三基色电压：R=(R-Y)+Y=0.47E+0.53E=EG=－0.51(R-Y)－0.19(B-Y)+Y=－0.7×0.47E+0.53E=0.2EB=(B-Y)+Y=0.47E+0.53E=E可见亮度信号比饱和品红色的大，在黑白电视上显示更浅一些的灰色。三、亮度信号和色差信号举例第87页/共109页（3）未饱和黄色设：R=E、G=E、B=0.2E则

Y=0.30E+0.59E+0.11×0.2E=0.91E(R-Y)=E-0.91E=0.09E(B-Y)=0.2E-0.91E=－0.71E重现端恢复的三基色电压：R=(R-Y)+Y=0.09E+0.91E=EG=－0.51(R-Y)－0.19(B-Y)+Y=－0.51×0.09E+0.19×0.71E+0.91E=EB=(B-Y)+Y=－0.71E+0.91E=0.2EY=0.91E，在黑白电视上显示接近峰值白色的浅灰色。三、亮度信号和色差信号举例第88页/共109页2.4.3标准彩条信号1、标准彩条信号——

白黄青绿品红蓝黑

第89页/共109页

彩条百分比表示法：100%饱和度100%幅度彩条——彩条最小幅度为0，最大幅度为1

95%饱和度100%幅度彩条——彩条最小幅度为0.05，最大幅度为1100%饱和度75%幅度彩条——最小幅度为0，彩条最大幅度为0.75幅度是指彩条信号中，彩条信号电压幅度相对于白条信号电压幅度的相对值。

彩条百分比表示法的三基色信号均指未经γ校正2.4.3标准彩条信号第90页/共109页彩条信号由百分比表示时，其百分比幅度和饱和度的计算：幅度=Emax／EW×100%饱和度=(1-Emin／Emax)×100%式中，Emax

和Emin为彩条信号电压R0、G0和B0中的最大值和最小值；EW为白条所对应的R0、G0、B0电压值

。2.4.3标准彩条信号第91页/共109页彩条四数码表示法：第一、第二表示组成白条和黑条的R、G、B的最大值(%)和最小值(%)；第三、第四表示组成彩色条的R、G、B的最大值(%)和最小值(%)；以上幅度是指γ校正后的信号，并且以白条的基色幅度作为100（％）。

如:100-0-100-0彩条100-0-75-0彩条第92页/共109页彩条信号由四数码命名时，其百分比幅度和饱和度的计算：饱和度=[1-(Emin／Emax)γ]×100%

幅度=Emax／EW×100%式中，Emin和Emax分别对应彩条信号R、G、B的最大值(%)和最小值(%)

；EW为白条所对应的R、G、B的信号幅度(%)

。第93页/共109页2、100-0-100-0标准彩条三基色信号电压波形

彩条三基色：

标准彩条

标准彩条红基色

标准彩条绿基色

标准彩条蓝基色

彩条三基色系数：白黄青绿紫红蓝黑R11001100G11110000B10101010第94页/共109页第95页/共109页100-0-75-0标准彩条三基色信号电压波形

第96页/共109页§2.5视频图像信号的数字化与分量编码2.5.1电视信号数字处理的优点2