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第 4 章 彩色电视制式

第 4 章 彩色电视制式. 4.1 彩色电视制式概述 4.2 三种彩色电视制式. 黑白与彩色电视兼容的条件. (1) 彩色电视信号中应有亮度信号和色度信号两部分。 (2) 彩色电视信号应与黑白电视有相同的频带宽度的图像载频和伴音载频。图像和伴音的调制方式应与黑白电视系统相同，且频道间隔相同 (8MHz) 。 (3) 应有相同的扫描方式及扫描频率，相同的复合同步信号。 (4) 应尽可能减小色度信号与亮度信号之间的干扰。. 色度信号. 一、三基色信号： R 、 G 、 B. “ 大面积着色原理 ”： B 色 =1.3MHz.

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第 4 章 彩色电视制式

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Presentation Transcript

  1. 第4章 彩色电视制式 4.1 彩色电视制式概述 4.2 三种彩色电视制式

  2. 黑白与彩色电视兼容的条件 • (1) 彩色电视信号中应有亮度信号和色度信号两部分。 • (2) 彩色电视信号应与黑白电视有相同的频带宽度的图像载频和伴音载频。图像和伴音的调制方式应与黑白电视系统相同，且频道间隔相同(8MHz)。 • (3) 应有相同的扫描方式及扫描频率，相同的复合同步信号。 • (4) 应尽可能减小色度信号与亮度信号之间的干扰。

  3. 色度信号 一、三基色信号：R、G、B “大面积着色原理”： B色=1.3MHz 二、色差信号： 三基色减亮度信号 R-Y G-Y B-Y

  4. 色差信号 • Y=0.3R+0.59G+0.11B • R-Y=-(0.59/0.3)(G-Y)-(0.11/0.3)(B-Y) • G-Y=-(0.3/0.59)(R-Y) -(0.11/0.59)(B-Y) • B-Y=-(0.3/0.11)(R-Y) -(0.59/0.11)(G-Y) 绿色差幅度小，易受干扰，恢复电路简单。

  5. 亮度Y信号频谱 色度C信号频谱 彩色视频信号频谱 三、彩色副载波：色度信号调制后混入： fsc fsc = （2n-1)×1/2fH = (284- 1/2 ) ×15625 = 4.4296875MHz

  6. 频谱交错 • 将色度信号的谱线插入亮度信号的频谱空隙处，为不使色度信号和亮度信号互相干扰，将色度信号调制在频率较高的副载波上，使色度信号的频谱向高频端移动。 • 使亮度信号和色度信号的频谱互相交错插入的方法称频谱交错或频谱间置原理。

  7. 4.2 彩色电视制式 • NTSC(National Television Systems Committee) 称为正交平衡调幅制。美国、加拿大等国家，以及日本、韩国、菲律宾等国和中国的台湾采用这种制式。 • PAL(Phase-Alternative Line) 称为逐行倒相正交平衡调幅制。德国、英国等一些西欧国家，以及中国、朝鲜等国家采用这种制式。 • SECAM 称为顺序传送彩色与存储制。法国、前苏联及东欧国家采用这种制式。

  8. 1. NTSC制的扫描特性 • 525行/帧, 30帧/秒 • (2) 宽高比：电视画面的长宽比(电视为4:3) • (3) 隔行扫描，一帧分成2场，262 .5线/场

  9. 2. PAL制电视的扫描特性 • (1) 625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40 ms/帧) • (2) 宽高比：4:3 • (3) 隔行扫描，2场/帧，312.5行/场 • (4) 颜色模型：YUV

  10. TV制式 PAL NTSC SECAM 行/帧 625 525 625 帧/秒(场/秒) 25(50) 30(60) 25(50) 行/秒 15625 15734 15625 参考白光 D6500 C白 D6500 声音载频(MHz) 6.5 4.5 6.5 彩色副载频(Hz) 4433618 3579545 4250000(+U)4406500(-V) 彩色调制 QAM QAM FM 色度带宽(MHz) 1.3(Ut)1.3(Vt) 1.3(I) 0.6(Q) >1.0(Ut)>1.0(Vt) 彩色电视国际标准

  11. 1、色度信号调制方式：平衡调幅 调制信号 载波 普通调幅波 扩张的倒相点 平衡调幅波

  12. 相对幅度 相对 幅度 普通调幅波频谱 平衡调幅波频谱 2、正交平衡调幅波特点： 1、振幅与载波无关。 2、信号倒相，平衡调幅波也倒相（反相1800） 3、“正交”：两色差信号相位相差900

  13. 3、正交平衡调幅方框图： C1(色度） R一Y R一Y平衡调幅器 cost 900移相 eC (t) 加法器 副载波 发生器 sint 放大 C2 B一Y B 一Y平衡调幅器 eC (t)=(R-Y)cos t + (B-Y)sin t=Cmsin (t+φ) Cm=(R-Y)2+(B-Y)21/2 φ= tg-1(R-Y) /(B-Y)

  14. R-Y C  0 B-Y 4、彩色矢量信号： 例：饱和度为1的绿信号：R=0、 G=1、 B=0， 亮度Y的值为 Y=0.30R+0.59G+0.11B=0.59 色差值：R-Y=R-(0.30R+0.59G+0.11B)=-0.59 B-Y=B-(0.3R+0.59G+0.11B)=-0.59 正交平衡调幅波C的振幅Cm为： Cm=(R-Y)2+(B-Y)21/2 =(-0.59)2+(-0.59)21/2=0.83 相角： =2250 (第三像限)

  15. 饱和绿色 饱和品色 半饱和绿色 Cm0.83 R-Y R-Y R-Y 2250 2250 450 0 B-Y 0 B-Y 0 B-Y Cm0.42 Cm0.83 5：饱和度、色调与振幅、相位关系：

  16. 6、未压缩100%饱和彩条信号幅度： e=Y+C=Y+Cmsin(t+) =Y+(R-Y)2+(B-Y)21/2 sin(t+) 如发送黄色：色度幅度Cm=0.90 亮度幅度Ym为： Ym=0.3R+0.59G+0.11B=0.301+0.591+0.110=0.89 信号幅度变化范围：+1.79和-0.01之间。 红色： CR=(R-Y)2+(B-Y)21/2=(0.70)2+(0.30)21/2=0.76 色度幅度CR=0.76 亮度幅度YR=0.30 信号幅度变化范围： -0.46～1.06。

  17. 未压缩的彩条信号数据

  18. 压缩系数： 1、压缩条件： 彩色信号幅度范围在士0.33内：+1.33~-0.33 2、压缩方法：(R-Y)和(B-Y)分别乘上压缩系数n和m n=0.877 m=0.493

  19. 压缩后色差信号的表示： v=n(R-Y)=0.877(R-Y) u=m(B-Y)=0.493(B-Y) 色度信号：CF=v cost +u sint =(v2+u2)1/2 sin(t+)=CFmsin(t+) 式中 CFm= (v2+u2)1/2，=tg-1 (v/u) 彩电信号e’： e’=Y+CF=Y+CFmsin(t+)

  20. -0.4 -0.33 -0.2 0 0.2 0.40.6 0.8 1.01.2 1.33 视频信号相对幅度 黑电平 白电平 压缩后的饱和彩条全电视信号波形： 白 黄 青 绿 品 红 蓝 黑

  21. 正交平衡调幅制的缺点 • 发送端抑制了副载波，接收端要自行产生副载波才能解调。 • 为保证重现色调的准确性，要求收发两端副载波严格同步，相位不准，色调就畸变。

  22. g(t) +1 0 -1 TH 2TH 3TH 4.3 PAL制彩电色度信号 1、PAL制：v分量逐行倒相 (乘g(t)开关) 2、g(t)函数：逐行取+1和-1 g(t)=+l [2nTH＜ t ＜(2n+1)TH] g(t)=-1 [(2n+1)TH＜ t ＜(2n+2)TH] n=0，1，2，3…… 3、色度信号表示式： CF=usint士vcost

  23. = + = w + w F F F U sin t V cos t U V sc sc = - = w - w F F F U sin t V cos t U V sc sc = ± = w ± w F F F U sin t V cos t U V sc sc PAL色度信号 PAL制色度信号Fv分量逐行倒相，其规律是：如果第n行的色度信号为： 第n+1行色度信号为： 所以PAL制色度信号的表达式为：

  24. C C1’ v V1 -V2 C1   C2” u C2’  C2 4、 PAL的相位补偿作用： 5、PAL制彩色付载波： (四分之一行频间置 ) FSC=(284-1/4)fH+25=4.43361875(MHz)

  25. 色同步信号 • 传送副载波的基准频率和相位信息，保证接收端恢复的副载波与发端副载波同频同相。 • 提供收、发端逐行倒相的同步信息,以保证接收机能识别信号中的PAL行和NTSC行。 • 色同步的产生，是利用一个行频色同步门脉冲（K脉冲）实现的。

  26. ＋135° －135° PAL制色同步信号矢量方框图 180° 180° －K U平衡调幅器 Sin ωsct + Fb Sin (ωsct±135°） V平衡调幅器 +K +cos ωsct －90° +90°

  27. Cb(n) Cbv(n) 7、彩色同步信号： 1350 u Cbu -1350 8、PAL制式编码： Cb(n+1) Cbv(n+1) Y 陷 波 延 时 -K脉冲 彩色全电视信号 R G B 矩阵电路 U平衡调制 低通滤波 + FBAS + + 低通滤波 + V平衡调制 +K脉冲 副载波fSc 士900 开关信号g (t) 延 时 同步信号

  28. PAL 制编码、解码过程

  29. （1） 将R、G、B三基色电信号通过矩阵电路，变换成亮度信号Y和色差信号（R-Y）和（B-Y）。 • （2） 为抑制色度信号副载波对亮度信号的干扰，在Y通道中接入一个副载波陷波器。陷波后的Y信号经过放大后与行、场同步及消隐信号相混合。 • （3） 色差信号（R-Y）和（B-Y）经幅度和频带压缩后，V信号与+K脉冲混合后与±coswSCt副载波同时进入平衡调幅器，经平衡调幅电路输出红色度分量±FV和色同步信号±FbV分量；色差信号U与-K脉冲混合后，对sinwSCt平衡条调幅，得到FU和色同步信号FbU分量。以上二色度分量与色同步信号分量混合后，最后得到色度信号F和色同步信号Fb。 • （4）色度信号F、色同步信号B、亮度信号Y与消隐信号A、同步信号S经混合电路后输出彩色全电视信号FBAS。

  30. 喇叭 PAL制彩色电视机方框图 天线 高频头 低放 伴音检波 鉴频 公共中放 亮度通道 图像检波 AGC电路 偏转线圈 色同步通道 带通放大 色差矩阵 基色矩阵 同步分离 显象管 色度通道 高压 场扫描电路 电源 行扫描及高压电路

  31. 解码器中，全电视信号处理 • （1）亮度与色度信号的分离（频域分离） • （2）色度信号与色同步信号的分离（时间分离） • （3）蓝色度信号和红色度信号的分离（相位分离） • （4）同步检波：色度信号被解调成色差信号 • （5）亮度信号Y和色差信号U、V经矩阵电路变换成三个基色信号R、G和B。

  32. 亮、色信号分离

  33. 梳状滤波器 为了使梳状滤波器能有效地分离两个色度信号，延迟线的延迟时间要有准确的数值，以实现相邻两行色度信号相减或相加时能分别输出两色度分量。而延迟时间d应选择非常接近于行周期64 s。 + fv F 63.943s 延迟线 — fu

  34. 色同步与色度的分离原理及波形 门A在行扫正程期开启，逆程期关闭； 门B在行扫正程期关闭，逆程期开启；

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