彩色电视的基本原理

彩色电视的基本原理彩色电视的基本原理§1色度学基础一、彩色三要素1、亮度：彩色的明暗程度2、色调：彩色的种类3、色饱和度：彩色的浓淡（被白光冲淡的程度）色度二、三基色原理待配色光观察方向绿光兰光配色实验R＋G＝黄G＋B＝青R＋B＝紫R＋G＋B＝白几乎所有彩色光都可由不同比例的红、绿、兰三基色光混合得到彩色三角形红黄青紫兰绿白三、亮度公式系数意义：彩色中各基色分量对亮度的贡献例1：100%饱和度100%幅度彩条图像各颜色的亮度某彩色亮度Y＝0.3R＋0.59G＋0.11B白黄青绿紫红兰黑亮暗R＋G＋BR＋GG＋BR＋BBRG10.890.70.590.410.30.110EY白色：Y＝0.3X1＋0.59X1＋0.11X1＝1黄色：Y＝0.3X1＋0.59X1＝0.89绿色：Y＝0.59X1＝0.59青色：Y＝0.59X1＋0.11X1＝0.7（NTSC）紫色：Y＝0.3X1＋0.11X1＝0.41红色Y＝0.3兰色Y＝0.11设R＝G＝B＝1彩条对应的黑白灰度等级图像彩条的亮度电信号（正极性）例2：某彩色R'＝G'

＝B'

＝0.8Y＝0.3X0,8＋0.59X0.8＋0.11X0.8＝0.880%幅度灰色例3：某彩色R＝1G'＝B'

＝0.2可表示为0.8R＋0.2（R＋G＋B）Y＝0.3X0.8＋0.2＝0.44某彩色R'＝G'

＝0.8B'

＝0.2该彩色可表示为0.6（R＋G）＋0.2（R＋G＋B）计算得Y＝0.73黄色80%幅度饱和度为该色为红色100%幅度80%饱和度（粉红色）白黄青绿紫红兰黑ER1001EB00001111EG0110.890.70.590.410.30.110EY§2彩色图像的分解与重现＝白黄青绿紫红兰黑R＋G＋BR＋GG＋BR＋BBRG彩条图像＋＋兰基色图像绿基色图像红基色图像二、彩条图像中的三基色信号波形一、彩条图像的分解信号传输和处理电路镜头景物图像R摄像管G摄像管B摄像管分色棱镜R管靶面光像G管靶面光像B管靶面光像重现的镶嵌混合图像R电子束轰击发红光的荧光粉G电子束轰击发绿光的荧光粉B电子束轰击发兰光的荧光粉三、彩色图像的分解与重现EREGEBE'RE'BE'G彩色显像管荧光粉§3兼容制彩色电视制式1兼容性对彩色电视信号的要求1、图像信号由亮度和色度两种信号组成2、色度与亮度易于分离，色度对亮度干扰小3、频带宽度与黑白电视信号相同4、复合同步信号、复合消隐信号、扫描制式与黑白电视信号相同5、图像载频、伴音载频与黑白电视信号相同。2彩色广播电视系统为实现兼容采取的措施－、接收机中设置亮度和色度两个通道二、传送亮度信号Y和色差信号R－Y、B－Y由Y＝0.3R＋0.59G＋0,11BY＝0.3Y＋0.59Y＋0.11Y得G－Y＝－0.51（R－Y）－0.19（B－Y）∵黑白电视图像信号中R＝G＝B∴Y＝0.3R＋0.59G＋0.11B＝R＝G＝B∴R－Y＝B－Y＝0，对黑白信号无干扰混合混合混合－（R－Y）－（B－Y）－（G－Y）－Y－R－B－G往彩色显像管阴极G－Y矩阵接收黑白图像信号时接收彩色图像信号时绿差信号G－Y获得方法：Y、R－Y、B－Y的获得方法R2－Y－Y混合R－Y混合B－YR1R4R摄像管G摄像管B摄像管RGBR3Y倒相0.59(G－Y)＝－0.3（R－Y）－0.11（B－Y）用电阻矩阵2、色差信号的波形白黄青绿紫红兰黑10.890.70.590.410.30.110EREGEBEY10000000111111ER-Y000.11-0.110.590.7-0.59-0.7-0.89EB-Y000.3-0.590.59-0.30.89EG-Y000.11-0.110.30.41-0.41-0.31、传送Y、R－Y、B－R的优点⑴兼容性好⑵G－Y易于恢复⑶能实现恒定亮度原理淡紫偏红色例：R＝0.7，G＝0.4、B＝0.5计算得Y＝0.5R－Y＝0.2B－Y＝0可表示为0.3R＋0.1B＋0.4（R＋G＋B）设传输通道失真：Y不变，但R－Y＝0.3B－Y＝0.2接收端R＝0.8、G＝0.309、B＝0.7有彩色失真Y＝0.3X08＋0.59X0309+0.11X0.7=0.5不变三、频带压缩与频谱间置约4'人眼对彩色细节的分辨力（一）色差信号带宽1.3MHz窄带图像色调和色饱和度亮度信号带宽6MHz宽带图像明暗和清晰度（二）频谱间置（色度信号安插在亮度信号频谱空隙处）fHfHfH2fH3fH频谱空隙283fH284fH384fH285fH283fH284fH25Hz25Hz频谱高端空隙率大于90%f6MHz亮度信号频谱0以行频为间隔的主谱线两侧排列着以帧频为间隔的谱线群1、亮度信号和色差信号的频谱fHfH83fH1.3MHz02fHf色差信号频谱频谱结构与亮度信号类似调制波uΩ=UΩmsinΩt载波uSC=UmsinωSCt平衡调幅波uDSB=UΩmUmsinΩtsinωSCt=1/2UΩmUmcos(ωSC−Ω)t−1/2UΩmUmcos(ωSC+Ω)t平衡调幅波表达式2、色差信号信号的调制（频谱搬迁）uDSBtuSCtuΩt平衡调幅波波形fscfsc-fΩfsc+fΩ上边频下边频ffscfΩf平衡调幅波的频谱⑴平衡调幅和平衡调幅波的特点①不含载波分量②调制信号过零点，平衡调幅波反相180°。调制信号为零时平衡调幅波也为零③需用载波信号对平衡调幅波峰值取样解调出原调制信号（同步检波）④取样载波相位与平衡调幅波相位相差90°时，解调输出为零。原调制信号平衡调幅波载波正（或负）峰点时，K通K同步检波示意图⑵正交平衡调幅(NTSC方式)V＝0.877（R－Y）对COSωSCｔ平衡调幅，得FV＝VCOSωSCｔ色度信号FV分量U＝0.493（B－Y）对SINωSCｔ平衡调幅，得FU＝USINωSCｔ色度信号FU分量色度信号F＝FU＋FV＝USINωSCｔ＋VCOSωSCｔfsc-1.3MHzfH2fHfHfsc+1.3MHz2fHNTSC方式F与Y频谱间置图Y6MHzYYYYYYYYYYYYYYYYYfSCFFFFfsc+1.3MHzfsc-1.3MHzFFFFFFFfSCfF频谱FfY＋F频谱Y+FYf6MHzY频谱fH2fH283fH284fH285fH384fHf1.3MHzfHfHU、VU、V频谱V＝0.877（R－Y）U＝0.493（B－Y）F＝FU＋FV＝USINωSCｔ＋VCOSωSCｔV同步检波U同步检波副载波恢复电路F＝FU＋FV＝UsinωSCｔ＋VcosωSCｔ90°移相COSωSCｔSINωSCｔV＝0.877（R－Y）U＝0.493（B－Y）NTSC方式同步检波⑶逐行倒相正交平衡调幅（PAL制）第N行对cosωSCｔ平衡调幅,得FV＝VcosωSCｔU＝0.493（B－Y）对sinωSCｔ平衡调幅，得FU＝UsinωSCｔ色度信号FU分量

色度信号F＝FU±FV＝UsinωSCｔ±VcosωSCｔ第N＋1行对－cosωSCｔ平衡调幅，得－FV＝VcosωSCｔV＝0.877（R－Y）色度信号±FV分量PAL方式F与Y频谱间置图±FV频谱则±FV＝K(t)VCOSωSCt令±V=K(t)VV频谱Vf1.3MHzfH2fH0K（ｔ）V频谱fH2fH1.3MHzK（ｔ）Vf0Yf2875fHY＋F频谱fHfsc+1.3MHzfsc-1.3MHzffH2fH2fHFU频谱FUfSCf±FV6MHzfH2fH283fH284fH384fHK（ｔ）频谱fK（ｔ）fsc+1.3MHzfHfsc-1.3MHzfHｔTHTH1-1K（ｔ）K（ｔ）波形V的每一频率分量作为载频被K(t)平衡调幅PAL色度信号＝USINωSCｔ±VCOSωSCｔ中F＝FU±FVK（ｔ）V频谱0.25fH(1/4行频间置)PAL制色度信号

F＝FU±

FV＝USINωSCｔ±VCOSωSCｔ4、色度信号的矢量表示NTSC行F＝FU＋FVPAL行矢量幅度色饱和度矢量相角色调例：红色R＝1B＝0G＝0Y＝0.3≈0.6139U＝0.493（B－Y）＝0。493X（－0.3）≈－0.193得Fｍ＝0.63彩色矢量图VU绿0.59∠241°0.63红∠103°FｍFｍ黄0.44∠167°青0.63∠283°兰0.44∠347°紫0.59∠61°F＝FU－FV－接收端解调色度时，将PAL行的－V还原为＋V。重现彩色为NTSC行彩色和还原后的PAL行彩色的平均效果。FU＋FVFU－FV以NTSC行的矢量代表色度信号的矢量3、PAL色副载波的频率2875fH+25Hz=4433618.75Hz≈4.43MHz彩色电视信号频谱简单表示4.43±1.3f60MHz矢量表示法UV0NTSC行PAL行5、PAL制对彩色相位失真的校正彩色矢量图VU∠61°绿0.59∠241°黄0.44∠167°0.63红0.63∠103°青∠283°兰0.44∠347°紫0.59UV0FFN发送端色度信号矢量图传输通道产生相位失真FPF'N失真彩色矢量F'NNTSC行失真彩色矢量F‘pPAL行失真彩色矢量FN正常彩色矢量校正后的彩色矢量PAL制允许的色度相位误差＜40°UV0UV0NTSC制允许的色度相位误差＜12°还原后的失真PAL行色度矢量＋V'PU'P－V'P四、彩色电视信号中携带色同步信号1、PAL制色同步信号的作用⑴接收机副载波恢复电路频率和相位基准⑵NTSC行和PAL行识别信号2、色同步信号的波形、位置、频率和相位5.6μS9~11个副载波信号4.7μS4.38μS64μSUV－135°－135°135°~~行消隐后肩12μS180°CbVU色同步与行同步信号的相对位置关系PAL制色同步信号的相位NTSC制色同步信号相位135°NTSC行CbNPAL行CbPCbVNCbVPCbUFU中色同步相位180°FV中色同步相位＋90°NTSC行PAL行FU中色同步相位180°FV中色同步相位－90°平均相位135°－135°平均相位2.25±0.23μSPAL制同步检波电路V同步检波电路U同步检波电路副载波恢复电路PAL识别信号形成色同步CB梳状滤波器（FUFV分离）FU±FV逐行倒相±FVSINωSCｔV＝0.877（R－Y）U＝0.493（B－Y）

±COSωSCｔFU90°移相电路§4PAL制彩色全电视信号（FBAS或FBYS）白黄青绿紫红兰黑RGB10000000111111000.1-0.10.520.61-0.52-0.61V0.877（R－Y）-0.44000.15-0.290.29-0.150.44U0.493（B－Y）000.1-0.10.520.610.610.520.1-0.1－0.61－0.61－0.52±FV±90°-0.44000.15-0.290.290.440.44-0.44-0.15-0.150.15FU180°1.33F＝FU±FV±130°0.440.440.590.630.63-0.44-0.44－0.63－0.59－0.631.3300.070.451.18-0.18－0.3310.930.5510.890.70.590.410.30.110Y0－0.43同步电平的计算：0.1100.590.410.310.890.7－0.43PAL制彩色全电视信号波形1.3320%100%1.5%－0.33176%0.1100.590.410.310.890.71.331.3300.070.451.18-0.18－0.3310.930.550.1100.590.410.310.890.7－0.43PAL制彩色全电视信号波形－0.431.360相对幅度幅度彩条信号各部分间的幅度关系黑电平为0白电平为1白黄青绿紫红兰黑PAL制彩色解码电路方框图4.43MHｚ吸收亮度放大处理R－Y同步检波B－Y同步检波副载波振荡器色饱和度控制F、B分离0.6μS延时视频放大清晰度控制ACK检波90°移相G－Y矩阵PAL开关识别检波鉴相器4.43MHｚ带通2FU±2FV基色矩阵RGB色度放大F＋CBFCBACK控制VACKACC控制VACCVVCO±COSωsctSINωsctACC检波一、方框图VACKG－YR－YB－YY副载波恢复电路亮度通道色度通道基色矩阵－延时一行＋梳状滤波器Y'4.43MHｚ4.43MHｚ4.43FBAS二、梳状滤波器（延时解调器）1、延时量的选择直通信号延时一行延时信号ｎ行ｎ＋1行延时2875TS＝64uS与直通信号相位差90°直通信号ｔu1ｔu2延时信号延时285TS＝6943μSu2延时信号t与直通信号反相延时284TS＝64.056μSu2延时信号t与直通信号同相td＝285TS＝6943uS1TS2TS3TS283TS2875TS＝64μS每行包含-FV-FUFV-FUFV-FUFU－FVFU－FVFUFUFVFV+2FV-2FV+2FV-FV-FU-2FV2FU2FU2FU2FU±2FV2FUFU±FV延时信号＋－n行n＋1行n＋1行2、电路方框图n-1nn+1n+2直通色信号矢量延时色信号矢量相加器输出相减器输出（直通＋延时）（直通－延时）延时时间6943μS行序3、超声玻璃延时线工作参数（P75）输入换能器输入输出换能器输出延时时间：6943μs工作频率：4.43±1MHz插入损耗：-8±3db输入输出阻抗：390Ω最大输入电压：6V输入输出电容：约100Pf输入端设前置推动放大电路输入输出端接匹配电阻输入输出端并接电感，与电容并振于4.43MHz1PAL制彩色电视机组成方框图PAL制彩色电视机的组成及彩电制式声表面滤波器4.43MHｚ吸收同步分离中频放大第二伴音中放鉴频功放6.5MHｚ陷波积分AFC4.43MHｚ带通放大6.5MHｚ带通基色矩阵检波场扫描电路行扫描电路枕形校正亮度放大处理和0.6μS延时－R－G－BIFAGC本振频率自动稳定电路R－YB－YG－YY220V~行输出变压器延迟RFAGC高频放大本振混频高频调谐器IF色度通道和幅载波恢复电路电源电路显像管消磁电路聚焦极加速极基色矩阵和阴极偏置灯丝低压高中低压电路一、NTSC制美19531、传送I、Q信号和Y信号

I＝0.877（R－Y）COS33°－0.493（B－Y）SIN33°Q＝0.877（R－Y）SIN33°＋0.493（B－Y）COS33°I信号，红黄色区域，带宽1.5MHｚ。Q信号，蓝紫色区域，带宽0.5MHｚUQI33°33°V2、正交平衡调幅，1/2行频间置方式fsc=(n±½)fH≈58MHzY=0.3R+0.59G+0.11B2彩色广播电视制式简介二、PAL制西德1962(R-Y)对123°副载波平衡调幅(B-Y)对33°副载波平衡调幅彩色矢量图VU∠61°绿0.59∠241°黄0.44∠167°0.63红0.63∠103°青∠283°兰0.44∠347°紫0.593、色同步相位180°三、SECAM制（顺序传送与存储方式，或逐行轮换调频制）R－Y对fOR=282fH=4.40625MHz调频B－Y对fOB=272fH=4.25MHz调频1、每行传送一个色差信号和亮度信号法1966矩阵延时一行调频色度开关放大限幅放大限幅鉴频鉴频Y延时RGB识别控制电路色同步R－YB－Y2、色同步：R－Y行为正极性、B－Y行为负极性解码电路方框图3、解码电路方框图Y＝0.3R＋0.59G＋0.11B一、黑白广播电视制式编码项目ABCD，KEFGHILMN帧频（Hｚ）252525252525252525253025每帧行数405625625625819819625625625625525625场频505050505050505050506050行频101251562515625156252047520475156251562515625156251573515625图像信号带宽（MHｚ）3556105555。.564.24.2射频带宽（MHｚ）5778147888866伴音图像信号载频间距（MHｚ）－55.55.56.5±11.55.55.55.566.54.54.5图像信号残留边带带宽（MHｚ）0.750.750.750.7520.750.751.251.251.250.750.75图像信号极性+-+-++---+--伴音调制方式AMFMAMFMAMAMFMFMFMAMFMFM制式名称NTSCPALSECAMMMB、G、HID、KNB、G、HD、KL色副载波频率（MHｚ）58584.4358ｆOR＝4.40625ｆOB＝4.25色度调制方式正交平衡调幅制逐行倒相正交平衡调幅逐行轮换调频制色同步相位180°NTSC行135°PAL行－135°R－Y行正极性、B－Y行负极性主要使用国家和地区美，日，韩，台湾巴西德国、东南亚英，香港中国阿根廷中东原苏联、东欧法国二、彩色广播电视制式§5自会聚彩色显像管及其附属电路5.1自聚彩色显像管的结构一、自会聚显像管及其附件管脚石墨层偏转线圈及其引线脚防爆环色纯调节磁环（二极）和静会聚调节磁环（四极、六极）二极六极四极紧固螺丝高压嘴二、电子枪结构示意图RBG三、荧光屏结构荫罩板槽型荫罩孔三基色荧光粉荫罩板荧光屏电子束阴极栅极加速极高压阳极聚焦极灯丝约1ｃｍ栅极电压加速极电压聚焦极电压阳极电压灯丝电压彩虹牌自会聚显像管主要参数灯丝电流37SX101Z50SX101Z6.3V0.68A0460~820V4140~4840V4700~5500V22KV25KV6.3V0.68A0460~820V5.2彩色显像管的调整一、色纯调整突耳BNSANSH合成磁场方向电子移动方向二极磁环ANSBNSHHANSBNSH合成磁场方向电子移动方向二极六极四极紧固螺丝ANSBNS合成磁场为零二、消磁220V~KRT

热敏电阻L消磁线圈BX消磁电路消磁电流ｔｉ三、动会聚误差调整1、动会聚误差形成原因L1L2L3L4L1L2L3L4RGB远离荧光屏中心处被拉伸三基色图像分离O三电子束偏转中心不重合2、自校正型偏转线圈的动会聚校正⑴