电视色同步信号

色度信号与色同步信号为了实现频谱穿插，须将色差信号调制到副载波上。而色差信号有两个(R-Y和B-Y)，假设分别调制到不同的副载波上，同时传输时会使带宽增加，所以需要进展编码处理，处理方式的不同从而产生了不同的彩色电视制式。就现有的三大兼容制彩色电视制式而言，NTSCPAL和SECAM是为抑制NTSCNTSC制和PAL制色差信号都承受正交平衡调幅制(两个色差信号的频谱构造一样但相位不同〔正交〕，因而避开相互干扰。)，只是后者将其中一个重量进展了逐行倒相。所以我们首先分析正交平衡调幅的色度信号和色同步信号。色度信号的形成在NTSC制中，它是将正交调幅与平衡调幅结合起来，将两个色差信号分别对相位正交的两个副载波进展平衡调幅，由此而得到已调信号，称其为色度信号。调幅〔AM〕AmplitudeModulation调幅就是被调制信号的振幅随调制信号而变化。设调制信号为：〔2-4〔a〕〕并设被调制高频信号如图〔图2-4〔b〕〕所示：其表达式为:wSW。则调幅后形成的调幅波u1可表示为：〔2-6〕式中Ka〔图2-4〔c〕〕2-4〔a〕调制信号〔b〕载波(c)调幅波〔AM波〕US+KaUW最小振幅US-KaUW之间。在播送或通信领域中，把被调制的高频正弦波uS常称为载波。为了具体分析调幅波特性，将式〔2-6〕用三角公式开放：〔2-7〕上式中ma=KaUW/USma<=1ma>1，这就是过调制，将引起原信号失真。〔2-7〕式说明，载波经单一频率W的信号进展调幅后所得的高频波，其频谱含有三个频率重量ws、上边频ws+W和下边频ws+US1/2USma和1/2USma，上边频和下边频是关于载波对称的。图(2-5)2-5〔a〕〔b〕〔c〕调幅波频谱表示了调幅波的频谱。一般状况下，调制信号是非正弦波，可近似为由很多频率不同的正弦波所组成。假设调制信号的频率范围是从W1到W2，载波频率为wS，则调幅波的频谱如图(2-6)所示。载频两边将形成一对镜像的频带，称为身边带和下边带。由图可见，已调信号的频带宽度等于调制信号最高频率的二倍。例如，假设调制信号的最高频率为5kHz，则已调幅波的频带宽度等于10kHz。平衡调幅所谓平衡调幅，是指抑制载波的一种调制方式。它与一般调幅不同之处在于不输出载波，使UScoswSt项，因而其表达式变为：〔〔2-8〕由〔2-8〕其频谱仅含(ωS±Ω)ωS成分。它的频谱及波形分别如图(2-6)图〔2-7〕图2-7平衡调幅波形〔a〕调制信号〔b〕载波〔c〕平衡调幅波平衡调幅波的特点：平衡调幅波的幅度与调制信号幅度确实定值成正比。当调制信号确实定值最大时(图中t3、t5时刻)，平衡调幅波幅度最大；当调制信号等于零时(图中t2、t4时刻)，平衡调幅波幅度也为零。调幅信号为正值时，平衡调幅波与载波同相；调制信号电压为负值时，平衡调幅被与载波反相。当调制信号电平过零而转变其电压极性时，平衡调幅波相位随之变化180°。为什么要承受平衡调幅来传送色差信号呢？这是由于一般的调幅波信号包含着不含信息内容的载波，而信息包含在上、下两个边带之中。但是载波占用了一般调幅波信号能量的2/3。抑制掉载波，可使传送同样信息能量所需功率大为削减；还能削减载波对亮度信号的干扰。在彩色电视系统中，把被色差信号调制的高频载波叫色副载波。正交调幅将两个调制信号分别对频率相等、相位相差90°的两个正交载波进展调幅，然后再将这两个调幅信号进展矢量相加〔频带宽度没有增加〕，这一调制方式称正交调幅。假设两个调制信号分别对正交的两个载波进展平衡调幅，其合成信号即为正交平衡调幅信号。彩色电视系统中，为实现色度与亮度信号频谱穿插，应用了正交平衡调幅的方式，只用一个副载波便实现对两个色差信号的传输，而且在解调端承受同步解调又很简洁分别出红色差与蓝色差重量。色度信号的形成在将两个色差信号分别对两个正交的副载波进展平衡调幅之前，先对其进展适当的幅度压缩，这是不失真传输所需要的。压缩后的色差信号分别用U和V表示，它们与压缩前的色差信号的关系是：U=0.493(B-Y)〔2-9〕V=0.877(R-Y)〔2-10〕式中0.493和0.873称为色差信号的压缩系数。压缩后的色差信号分别对两个正交副载波sinωSCtcosωSCt进展平衡调幅，从而得到两个平衡调幅信号FUFV：FU=UsinωSCt〔2-11〕FV=VcosωSCt〔2-12〕这两个平衡调幅信号FU、FV〔又称蓝色度重量和红色度重量〕频率相等，相位相差90°，保持着正交关系，将两者相加便得到正交平衡调幅的色度信号F：F=FU+FV=UsinωSCt+VcosωSCt〔2-13〕F亦可用矢量表示，称彩色矢量，如图(2-8)所示：由图2-8可见，色度信号的振幅Fm和相角j〔2-14)、〔2-15〕由〔2-14〕和〔2-15〕两式可见，色度信号F的振幅Fm取决于U、V值的大小；色度信号F的相角取决于VUF包含着色调和色饱和度信息，是一个既调幅又调相的信号。当色度信号的相位发生变化时，会引起色调变化；当色度信号的振幅发生变化时，会引起饱和度变化。图(2-9)所示。由副载波发生器产生的副载波sinwsct经放大后直接加至U平衡调幅器，由色差信号U进行平衡调幅，产生平衡调幅波FU重量；同时sinwsct经过90°移相后，得到到正交副载波返上cosωSCt，然后送V平衡调制器由色差信号VFV重量，FVFU在F。返上同步检波原理要从彩色全电视信号中获得两个色差信号，首先必需把色度信号从全电视信号中分别出来，然后送同步检波电路，利用两个色度重量FV、FU的相位差来解调精彩差信号的。其解调原理如2-10〔a〕所示。同步检波器可看成两个受副载波掌握的开关，如图2-10〔b〕所示。开关工作特点是，当副载波为正的最大值时，开关闭合，其余时间开关断开。将色度信号FUsinωSCtVcosωSCt送入这两个同步检波开关。在FU=UsinωSCt重量消灭最大值时，U同步解调开关闭合，这时FV重量恰好为零，从而把U重量解调出来。同理亦可解调出V重量。由于掌握同步检波的副载波必需与被检波的色度信号相位一样，所以称同步检波。其对应波形如图2-11所示。同步检波可解调精彩差信号，还可由数学分析加以证明。 〔2-16〕返上U/2是解调输出的色差信号，频带为0~1.3MHz；其余两项为副载波的谐波成分，频率为副载波的二倍，很简洁用低通滤波器将其滤除，从而得到色差信号。同理，用cosωSCtFV/2色差信号重量。返上色同步信号要实现同步解调，需要一个与色差信号调制时的副载波同频、同相的恢复副载波。由于色度〔副载波恢复电路〕。为保证所恢复副载波与发端的副载波同频、同相，需要发端在发送彩色全电视信号的同时发出一个能反映发端副载波频率与相位信息的“色同步信号以使电视接收机中的副载波恢复电路所产生的恢复副载波与发端的副载波同步。色同步信号是由8～12个周期副载波组成的一小串副载波群构成〔正弦填充脉冲〕，这个正弦填充脉冲的周期与行周期一样，位于行消5.6μs，如2-12所示。色同步信号的幅度与行步脉冲幅度相等。假设以h表示同步脉冲幅度，Fb表示色同步信号，则〔2-17〕返上色同步信号与彩色电视信号一起传送到接收端，彩色电视机将其从彩色电视信号中分别出来，去掌握接收机的副载波发生器，使之产生与发送端副载波同频、同相的恢复副载波。再将此恢复副载波加于同步检波电路，从而解调精彩差信号。返上彩条图像对应的信号波形及矢量压缩系数依据表2-1所列彩条信号参数，利用公式可分别求得白、黄、绿、品、红、蓝、黑所对应的亮度信号、色差信号、色度信号、亮度与色度2-3所示。据此绘出各信号波形如2-15所示〔负极性电视信号〕。Y+Fm所得彩色视频信号的电平变化范围已大大地超过了黑白视频信号的电平变化范围。由表中数据可见，黄条和青条的最大值分别超过白色电平79％和46％；而4679％。电视标准规定，在100-0-100-0彩条信号状况下，取峰值白色电平与黑色电平差为1，图象信号最大摇摆范围不得超过峰值白色电平与黑色电平以外0.33.也就是说复合信号的最大摇摆范围在-0.331.33的界限之内.x1x2〔来压缩(B-Y)和(R-Y)的UV表示，即U=x1〔B-Y〕V=x2〔R-Y〕则压缩后黄、青视频信号幅度应满足下式关系：带入黄条数据：带入青条数据：联立求解得：x10.493、x20.877。22-4彩条波形如2-142-14注释：FV、FU波形分别是压缩后的色差信号V、U对色副载波平衡调幅波，副载波的振幅受V、U信号的调制。由于色副载波频率较高，所以用密黑竖条表示，实际上是如图2-7一样的振幅变化的正弦波。F的波形是FV与FU相Y+F后产生的。所示3．彩条对应的矢量图2-4所给出的三基色及三补色的振幅Fmj，在U、V平面上绘制出各彩条信号的矢量图，如2-13返上所示。彩条矢量的方位〔色度角〕表示色调，彩条矢量模〔色度信号的振幅〕反映色饱和度。返上NTSC电视全屏图像的每一帧有525条水平线。这些线是从左到右从上到下排列的。每隔一条线是跳动的。所以每一个完整的帧需要扫描两次屏幕：第一次扫描是奇数线，另一次扫描是偶数线。每次半帧屏幕扫描需要大约1/60秒；整帧扫描需要1/30秒。这种隔行扫描系统也叫interlacing〔也是隔行扫描的意思。适配器可以把NTSC信号转换成为计算机能够识别的数字信号。相反地还有种设备能把计算机视频转成NTSC信号，能把电视接收器当成计算机显示器那样使用。但是由于通用电视接收器的区分率要比一台一般显示器低，所以即使电视屏幕再大也不能适应全部的计算机程序。PAL是英文PhaseAlterationLine的缩写，意思是逐行倒相，也属于同时制。它对同时传送的两个色差信号中的一个色差信号承受逐行倒相，另一个色差信号进展正交调制方式。这样，假设在信号传输过程中发生相位失真，则会由于相邻两行信号的相位相反起到相互补尝作用，从而有效地抑制了因相位失真而起的颜色变化。NTSC和PALNTSC是NationalSystemCommitteePAL则是PhaseAlternatingLine的缩写，主要应用于中国、中东地区和欧洲一带。另外，PAL的每秒帧数是25帧，NTSC29.97帧。除包括一样于黑白电视的扫描、信道等以拉丁字母来区分的制式内容外(表2),还依据发、收端对三基色信号的不同编码、解码方式构成不同的彩色电视制式。播送彩色电视制式要求和黑白电视兼容，也就是黑白电视机能收彩色电视播送，彩色电视机也能收黑白电视播送，但收到的都是黑白图像和伴音。为此，彩色电视依据相加混色法中肯定比例的三基色光能混合成包括白光在内的各种色光的原理，同时为了兼容和压缩