电视机第8章

( 2n 1) f H ，通常称为半行频间置。 f sc 2
第8章 彩色电视信号与制式
对于625行、50场的NTSC制，行频fH=15 625 Hz，取
n=284，则
15 625 f sc (2 284 1) 4.429 687 5 MHz 2
对于525行、59.94(约60)场的NTSC制，行频fH=15 734.264 Hz，取n=228，则
平衡调幅波形如图8-3所示。 由图可见，平衡调幅波的包络不再是原来的调制信号，
因此不能用普通的包络检波器解调出调制信号，而只能采用
同步检波器。
第8章 彩色电视信号与制式
图8-3 单一频率信号的平衡调幅波形 (a) 调制信号；(b) 已调信号；(c) 副载波信号
第8章 彩色电视信号与制式
2. 正交平衡调幅
视系统来说，除了上述有关特性以外，在发送端和接收端还
必须采取某种特定的信号处理方式，从而构成了具有不同特 点的各种彩色电视制式。
第8章 彩色电视信号与制式
根据信号传送和显示方式，彩色电视制式可分为顺序制、
同时制和顺序同时制。 (1) 顺序制是将三基色信号按一定时间顺序轮换传送， 轮换显示。 (2) 同时制是将三基色信号重新合成一个亮度信号和两 个色差信号，然后同时传送，同时显示。 (3) 顺序同时制是指两色差信号轮换传送，同时显示。
F ( R — Y ) 2 ( B — Y ) 2 sin(sc t )
Fm sin(sc t )
第8章 彩色电视信号与制式
式中
Fm ( R — Y ) 2 ( B — Y ) 2
R —Y arctan B —Y
第8章 彩色电视信号与制式来自图8-4 正交平衡调幅 (a) 原理框图；(b) 色度信号矢量图
第8章 彩色电视信号与制式
8.1.4 兼容后的射频全电视信号
通常把含有同步、消隐信号在内的亮度信号与色度信号 叠加在一起作为彩色全电视信号(FBAS)，并将此信号作为 调制信号对发射机载波进行振幅调制，然后再经残留边带滤 波与功率放大，成为电视台发送的高频图像信号。高频图像 信号与高频伴音信号合在一起称为射频全电视信号，其频域 如图8-2所示，它与黑白电视所占频率范围与频道划分均相 同，可以兼容。 图8-2中，纵坐标表示信号中各频率成分绝对振幅的大 小，所以伴音信号相对幅度较小。
第8章 彩色电视信号与制式
图8-2 兼容后的射频全电视信号频域示意图
第8章 彩色电视信号与制式
8.2 彩色电视制式
电视制式是指电视发送与接收系统的技术规格和标准。 黑白电视制式通常以每帧扫描行数、每秒扫描场数、信道频 带宽度以及扫描方式等特征作为标志，可分为扫描行数和场 频分别为625行/50 Hz和525行/60 Hz的两大类。对于彩色电
第8章 彩色电视信号与制式
1. 频带压缩
人眼对彩色的分辨力低于对亮度的分辨力。根据这一视 觉特性，可在彩色电视中将色差信号所占频带压缩到1.3 MHz左右，即频带压缩。它相当于保留了低频彩色信息， 即彩色景物中的大面积色彩，其彩色景物的细节(即彩色信 息的高频分量)被滤除，而用亮度信号来代替。所重现的彩 色图像仅仅是大面积图形为彩色，而图像的细节仍是黑白的， 不过人眼是看不出来的。
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8.1.2 亮度信号与色差信号
在彩色电视系统中，发送端将摄取到的彩色图像的每一 个像素转变为R、G、B三个基色信号，接收端再将三个基色 信号重现出彩色图像的像素。在实际的彩色电视系统中，为 了实现兼容，并不是直接传送三个基色信号，而是采用了适 当的方式将R、G、B信号组合成亮度信号和色度信号(用两 个色差信号表示)来进行传送的。 利用亮度方程可以很容易地由三基色信号转换为亮度信 号，即 Y=0.30R+0.59G+0.11B
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8.2.1 NTSC制
NTSC(National Television Systems Committee)制源于美 国，是最先用于彩色与黑白广播电视的兼容彩色电视制式。 其主要特点是色度信号采用了正交平衡调幅的调制方式，因 此又称为正交平衡调幅制。 1. 平衡调幅 平衡调幅是一种抑制载波的双边带调幅方式。设载波为 usc=Uscmcosωsct，调制信号为uΩ=UΩmcosΩt，则普通调幅波表 达式为
黑白电视和彩色电视的兼容，指两者能互相收看黑白电
视台和彩色电视台的节目。它有两层含义：黑白电视机可以 接收彩色电视信号而显示黑白图像，称为兼容性；彩色电视
机可以接收黑白电视信号而显示黑白图像，称为逆兼容性。
第8章 彩色电视信号与制式
为了实现兼容，彩色电视信号必须满足以下最基本的要
求： (1) 彩色电视信号应保留黑白电视原有的各项技术指标， 如相同的行频、场频、每帧行数、隔行扫描、同步方式、视 频带宽、射频带度以及图像和伴音的调制方式等。 (2) 彩色电视信号既要传送色度信号又要传送亮度信号。 其中亮度信号反映图像的明暗变化，它可以使黑白电视机正 常收看彩色电视节目；而色度信号反映图像的色彩变化，即 色调和色饱和度变化，在色度信号进入黑白电视机时，应尽 量不影响黑白图像质量。 (3) 应尽可能减小亮度和色度信号之间的相互干扰。
第8章 彩色电视信号与制式
由此可见，彩色图像的色度信息全部包含在色度信号的
振幅和相角之中。因为振幅Fm取决于色差信号的幅值，因 此，它决定了所传送彩色的饱和度；相角φ取决于色差信 号的比值，因而它决定了彩色的色调。在传送彩色图像时， 色度信号的幅度和相位随着图像上各点彩色的饱和度和色调 的变化而变化。因此, 色度信号在传送过程中如果发生幅度 失真，将引起饱和度失真；如果发生相位失真，将引起彩色 色调失真。 图8-4(b)画出了色度信号的矢量图，图中对角线的长度 代表色度信号的幅值，而φ代表F的相角。
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2. 频谱间置
色差信号的频带虽经压缩，但在频域中与亮度信号仍是 重叠的。亮度信号虽然占据0～6 MHz 范围，但并未均匀 布满，频谱结构如图8-1(a)所示。将色差信号的频谱进行线 性搬移，均匀地安插在亮度信号的频谱之间的技术称为频谱 间置。为实现兼容，尽可能减小亮度与色度之间的互相干扰， 应将色差信号的频谱移到亮度信号的高频段。这主要是因为 在亮度信号的高频段，其干扰不易被人察觉，所以对亮度信 号的干扰可以忽略。
第8章 彩色电视信号与制式
采用色差信号传送色度信号具有以下优点：
(1) 有利于黑白、彩色兼容。电视台采用Y、R—Y、B— Y三种信号进行传输，不但黑白电视机、彩色电视机可以各 得其所，而且当传送黑白图像时，因R=G=B，故R—Y=0、 B—Y=0，两个色差信号均为零，不会对亮度信号产生干扰。 (2) 可实现恒定亮度传输。色差信号幅度的变化，包括 在传输过程中引入干扰杂波引起的幅度变化，都不会引起亮 度的变化。亮度信号受干扰或噪声影响所产生的失真，仅对 色饱和度有所影响，而对色调影响很小。
第8章 彩色电视信号与制式
按使用目的的不同，彩色电视制式可分为兼容制与非兼
容制两大类。当今世界上流行的彩色广播电视制式都属于兼 容制，而非兼容制电视主要用军事、工业或者科技等领域。 兼容制式可归结为NTSC制、PAL制与SECAM制三大类。 前两类是同时制，后一类是顺序同时制。三大制式之间的差 别主要体现在两个色差信号对副载波的调制方式及副载波频 率的选取不同，因此三种制式之间不能相互兼容。
uAM=Uscm(1+macosΩt) cosωsct
第8章 彩色电视信号与制式
式中，ma为调幅系数。如果将普通调幅波中的载波抑制掉，
则上式就变为抑制载波的双边带调幅，即平衡调幅，其表达 式为
uDSB=maUscmcosΩt cos ωsct
由此可见，平衡调幅波正好是调制信号与载波的乘积。
因此可用一个模拟乘法器来实现平衡调幅。单一频率信号的
第8章 彩色电视信号与制式
3. NTSC制副载波频率的选择
为了实现频谱搬移，将色度信号与亮度信号的频谱错开， 应在6 MHz带宽的高频段选择一个副载波频率fsc，因为亮度 信号的高频部分能量较少，相对空隙较多。另外，色度信号 频带宽度fsc±1.3 MHz的上边带不应超过6 MHz。由此， NTSC制选择副载波频率为半行频的奇数倍，即
第8章 彩色电视信号与制式
图8-1 亮度与色度信号频谱间置示意图 (a) 亮度信号频谱；(b) 色度信号频谱；(c) 频谱间置
第8章 彩色电视信号与制式
实现频谱线性搬移最简便的方法是将色差信号进行一次
调制。图8-1(b)所示为色差信号进行抑制载波的双边带调制 后的频谱结构。其中色差信号调制所用的载波信号称作彩色 副载波，其频率用fsc表示。只要正确地选择彩色副载波频率 fsc，就能实现已调色度信号恰好与亮度信号频谱互相交错， 如图8-1(c)所示，这就达到了亮色共用6 MHz频带的目的。 图8-1所示的仅是对一种色差信号进行调制，而实用中 有两种色差信号，因此在彩色电视中常采用正交平衡调幅的 方法。该调制方法可以使两种已调色差信号的频谱对应位置 相同，但相位正交，这样既便于解调分离，又不加宽频带。
第8章 彩色电视信号与制式
正交平衡调幅原理框图如图8-4(a)所示。图中的两个平
衡调幅器相当于两个乘法器。设副载波的幅值为1，则色差 信号B—Y、R—Y分别在各自的平衡调幅器中调幅后，输出 相应的平衡调幅信号，然后在加法器中相加，就得到色度信 号F。
F=(B—Y) sinωsct+(R—Y) cosωsct
彩色图像信号中含有R—Y、B—Y两个色差信号，如果 将它们同时对某一副载波进行调制，则两个已调色差信号的 频谱是相同的，接收端无法把它们分开。为了用单一频率副 载波传送两个色差信号，并且使它们在接收端易于分离， NTSC制采用了正交平衡调幅的方法，即用两个色差信号分 别对频率相同、相位相差90°(正交)的两个副载波进行平衡 调幅，然后将两个已调色差信号相加成色度信号。