基于Matlab彩色全电视信号PAL制编码的建立与实现
基于matlab的彩色电视系统的建模仿真设计毕业设计
院本科生毕业设计说明书毕业设计说明书基于Matlab/Simulink的彩色电视系统的建模仿真设计基于Matlab/Simulink的彩色电视系统的建模仿真设计摘要:近年来，随着仿真技术的普及应用，以及各种仿真软件的出现，仿真技术已经深入到各行各业。
电视系统原理作为一门课程，教学过程中希望能显示各个阶段动态电视信号的图形，而现今的媒体教学还没有达到这种要求，实验课又受到物理条件和时间空间的限制。
因此提出基于Matlab／Simulink来构建电视系统模型，从而能够动态仿真电视系统各主要环节及每个阶段的电视信号波形。
该电视系统建模仿真旨在基于Matlab／Simulink的基带图像信号编码器和解码器的研究，并不涉及电视信号的发射和接收的调制、解调，不涉及高频，中频，混频等技术，不涉及伴音信号。
通过标准彩条信号仿真电视系统中各主要阶段的电视波形，并对波形进行分析。
主要分析和比较模型的显示波形与理论波形，进而比较解码器和编码器模型中的显示波形。
仿真结果表明，该模型能够正确地仿真出动态的电视信号波形。
将标准彩条信号产生模块置换成静态图像读取模型，对图像处理进行初步研究。
首先将produce RGB signal的仿真数据传输Workspace工作空间，通过仿真数据显示彩条信号的图像。
然后通过编写S-function函数读取任意静态图像，并将图像读取模块与电视系统仿真模型连接起来，从而显示读取图像的波形，并且通过对仿真数据处理显示读取的图像。
这使电视系统具有更大的通用性和研究价值，有了进一步研究的空间。
关键词：电视系统仿真平台；电视信号波形；标准彩条信号院本科生毕业设计说明书Based on Matlab/Simulink color television system modelingsimulation designAbstract：In recent years ,with the popularization of the application of simulation technology ,the emergence of a variety of simulation software, simulation technology has penetrated into all walks of life .As a curriculum for television principle ,it’s better to show the waveform of the television’s signal at every step ,while the existent technique call’t reach the request ,and the experiments are limited by the physical conditions，time and space .This paper puts forward how to construct the models of television system based on Matlab/Simulink. Thereby the models can simulate the dynamic processes of TV and give the waveforms of the TV signals at every step dynamically The TV system model based on Matlab/Simulink is to research the encoder and decoder of the baseband image .It doesn’t involve the modulation and demodulation of the television transmitting and receiving .It doesn't refer to these technologies, such as high-frequency ,intermediate frequency and mixing, and the sound signal. Simulate the main waveforms of the television model via the standard colorful bars signal and carry on the analysis to the waveforms .It’s mainly carry on the analysis and comparison to the waveforms of the model display and the theory, as well as the waveforms in the decoder and encoder models .The simulation results indicate that this model can simulate the dynamic television signal waveform correctly.Replace the produce RGB signal model into the reading frozen picture model, and conduct the preliminary study to the imagery process. Transmit the simulation data of the produce RGB signal to the Workspace firstly and display the color bars signal’s image via processing the data. Then read random frozen picture through compiling the S-function ,and connect the read model and the television system simulation platform , thus display the waveform and the image of the frozen picture via dealing with the simulation data .It enables the television system to have a bigger versatility and the research value ,have the further study space.Key words:television system simulation platform; television waveform; standard; colorful bars signal.目录1绪论 (1)1.1课题研究背景与意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3课题的目的和任务 (3)1.3.1仿真目的及意义 (3)1.3.2研究目标 (3)1.4研究方法和技术路线 (3)1.5仿真工具介绍 (4)1.5.1 MATLAB总体介绍 (4)1.5.2 MATLAB近年来在国外的发展状况 (5)1.5.3 SIMULINK相关介绍 (6)2 彩色电视信号基本原理 (7)2.1模拟彩色电视制式概述 (7)2.1.1彩色电视信号的兼容问题 (7)2.1.2模拟彩色电视制式分类 (7)2.2三基色原理 (8)2.3大面积着色原理 (9)2.4标准彩条信号 (10)2.6本章小结 (11)3 电视系统编码器建模 (11)3.1 RGB信号发生器的建模 (12)3.2 RGB-YUV模型 (14)3.3亮度信号通道建模 (15)3.3.1行同步信号 (15)3.3.2亮度信号 (15)3.4色度信号通道 (16)3.5全电视信号 (16)3.6仿真步长的设置 (16)3.7本章小结 (17)4 电视信号仿真与分析 (17)4.1 电视信号仿真与分析 (17)4.2 RGB信号产生模块仿真 (17)4.3亮度信号编码通道仿真 (18)4.4全电视信号的仿真 (19)4.5亮度信号解码通道仿真 (20)院本科生毕业设计说明书4.6色度信号解码通道仿真 (21)4.6.1色同步信号解调仿真 (21)4.6.2色副载波信号解调仿真 (21)4.6.3色度信号解调仿真 (22)4.6.4色差信号解调仿真 (23)4.7三基色信号解调仿真 (24)4.8本章小结 (24)5 彩色电视接收机仿真 (24)5.1仿真与分析 (24)5.2 本章小结 (26)6 总结 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录 (30)基于Matlab/Simulink的彩色电视系统的建模仿真设计1绪论1.1课题研究背景与意义随着通信、电子及计算机技术的发展，与之密切相关的“手机电视”、图文电视、可视电话、广播电视、有线电视、会议电视、工业电视等电视系统作为信息终端也得到了长足的发展。
运用MATLAB学习彩色全电视信号的编码、解码及频谱分析
电视原理运用MATLAB学习彩色全电视信号的编码、解码及频谱分析院系：专业：姓名：2011年6月5日编码及其频谱分析【摘要】MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
Simulink®是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。
对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。
.【关键字】：MATLAB 、Simulink、信号处理、数据分析PAL制彩色电视编码原理：PAL是英文（逐行倒相）Phase Alternation Line 的缩写。
所以按照其特点PAL制又可称之为“逐行倒相正交平衡调幅”制。
PAL制彩色全电视信号由亮度信号、色度信号、色同步信号、复合消隐信号和复合同步信号组成。
经过图象信号处理后的三基色信号和各种同步信号同时送入PAL编码器，经过一系列的处理加工后，即可形成PAL 制彩色全电视信号。
具体过程如下：校正的三基色信号R、G、B由矩阵电路变成亮度信号Y、蓝色差信号（B－Y）和红色差信号R－Y。
在亮度通道中，设置有副载波陷波器和延迟线，前者是为了减少进入接收机色度通道的亮度串色，后者是为了均衡色度信号因频率受限而在时间上产生的延迟。
第5章PAL彩色全电视信号和彩电基本原理
5.1.2 标准彩条的亮度与色度信号波形
一、彩条信号的数据计算 Y = 0.31R + 0.59G + 0.11B
二、标准彩条的亮度与色度信号的波形
2020/6/20
5.1.3 彩条图形的色度信号波形特点与矢量
一、彩条色度信号的矢量
根据彩条信号参数，利用公式 F m (RY)2(BY)2 可分别
如最大值为1，最小值为0.05， 则为95/10第一个数码表示白条中三基色信号的最大值 第二个数码表示黑条中三基色信号的最小值 第三个数码表示各彩条中三基色信号的最大值 第四个数码表示各彩条中三基色信号的最小值 例如：100/0/75/0 注意：同样的彩条，校正前后三基色电平波形不同
0.11 -0.11 0.89 -0.11 0.90 1.01 -0.78
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
2020/6/20
未经压缩的彩条信号
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。对100％幅 度来压缩彩条信号来说，
100%幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值 亮度方程： Y＝0.30R十0.59G十0.11B
色别 白 黄 青 绿 品 红 蓝 黑 R1 1 0 0 1 1 0 0 G1 1 1 1 0 0 0 0 B1 0 1 0 1 0 1 0 Y 1.00 0.89 0.70 0.59 0.41 0.30 0.11 0.00 R-Y 0.00 0.11 -0.70 -0.59 0.59 0.70 -0.11 0.00 B-Y 0.00 -0.89 0.30 -0.59 0.59 -0.30 0.89 0.00
彩色电视编码
彩色电视机编码器和解码器的设计摘要集成电路彩色电视机按制式可分为：NTSC制、PAL制和SECAM制等。
我国采用PAL制式。
典型的PAL制彩色电视机电路主要由公共通道、伴音通道、解码电路、图像重显电路、控制电路和电源电路等部分组成。
PAL制使彩色相序逐行改变，使串色极性逐行取反，加之梳状滤波器在频域的分离作用，使串色大为减小。
又由于人眼的视觉平均作用，就使得传输失真不再对重现彩色图像的色调产生明显的影响。
可使微分相位的容限达±40°以上。
PAL制采用1/4行间置再加25Hz彩色副载波，有效地实现了亮度信号与色度信号的频谱交错，因而有较好的兼容性。
梳状滤波器在分离色度信号的同时，使亮度串色的幅度也下降了3dB，从而使彩色信杂比提高了3dB。
本文主要对PAL制彩色全电视编码过程及其重要信号与其频谱分析进行了详细论述。
其中包括色差信号（R-Y,B-Y）,亮度信号Y,色度信号（U,FU,V,FV,F）以及行同步，场同步，消隐脉冲，色同步等信号以及最终合成的彩色全电视信号（FBAS）的波形图。
此外，文中还介绍了与其相关的应用软件MATLAB的历史与用途关键字：PAL制，数字滤波,编码器，解码器大面积着色混合高频频谱交错目录1.MATLAB的历史及其应用 .................................................................................. - 2 -2 PAL调制原理 ....................................................................................................... -3 -2.1编码器的主要工作过程............................................................................. - 3 -2.2兼容制原理................................................................................................. - 4 -2.2.1大面积着色原理.............................................................................. - 5 -2.2.2频谱交错原理.................................................................................. - 5 -2.3彩色电视编码过程..................................................................................... - 5 -2.3.1亮度信号与色差信号...................................................................... - 5 -2.3.2色差信号（R-Y），（B-Y）的产生.................................................. - 6 -2.3.3色度信号与色同步信号.................................................................. - 7 -2.3.4逐行倒相.......................................................................................... - 9 -2.3.5彩色全电视信号FBAS................................................................... - 10 -2.4彩色电视编码频谱分析........................................................................... - 12 -2.4.1亮度信号Y的频谱分析................................................................ - 13 -2.4.2色差信号U、V的频谱分析.......................................................... - 14 -2.4.3色度信号Fu、Fv、F的频谱分析................................................ - 16 -2.4.4彩色全电视信号FBAS的频谱分析.............................................. - 18 -3.小结...................................................................................................................... - 18 -1.MATLAB的历史及其应用MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
电视技术第8讲PAL制彩色电视信号编码
Y
RF
高 频 头
IF
中 频 放
大
IF
视 频 检
波
色度/ 亮度
C
分离 Cb
色度/ 色同 步分
离
C
图中频:38MHz
色中频:33.57MHz
Cb
声中频:31.5MHz
C×Sinωst
同步检波(×)
LPF
U/2
Sinωst C×Cosωst
同步检波(×)
LPF V/2
Cosωst 副载波振荡器
C
cos st
Phase Alternation by Line 3.特点:逐行倒相正交平衡调幅 4.采用国家：德国、中国、英国等
5
（1）逐行倒相
PAL制对VCosωst信号进行逐行倒相传送，即: n 行: +Vcosωst
（n+1）行: －Vcosωst （n+2）行: +Vcosωst
……
PAL制的色度信号数学表示为：
CB
B 2
sin(st
180o )
CB
B 2
sin(st
135o )
fs=283.5fH =4.4296875MHz
fS=283.75fH+25Hz =4.43361875MHz ≈4.43MHz
13
四、PAL克服相位色调失真原理
彩色矢量图相位色调失真分析
14
•
假如传送紫色画面，若接收机同步
7
由于色度信号中的 VCosωst是逐行倒相的信号，故 送入V同步检波器的Cosωst副载波也必须逐行倒相，且 两者逐行倒相必须一致。V同步检波器的输出为：
C( cosst) (U sinst V cosst)( cosst)
彩色CVBS信号的成像仿真与液晶显示电路设计
彩色CVBS信号的成像仿真与液晶显示电路设计杨焕峥;丁帮俊;崔业梅;吴建军【摘要】在科研及生产过程中，人们经常会涉及到液晶电视成像显示技术的研究，其中，对彩色全电视信号的研究与液晶显示电路设计成了重要的问题之一，本文给出了一种方便、直观的手段体现彩色CVBS信号的组成，如何产生，如何接收该信号，并借助Matlab软件，对彩色CVBS信号的形成过程进行建模、仿真，然后通过实际的电路进一步进行研究，分析了具体的显示电路阻抗匹配等问题，能够为液晶电视显示科研及生产带来一定的借鉴作用。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】4页(P94-97)【关键词】液晶电视;CVBS;MATLAB;正交平衡;显示【作者】杨焕峥;丁帮俊;崔业梅;吴建军【作者单位】江苏省无线传感系统应用工程技术开发中心，无锡214153; 无锡商业职业技术学院物联网技术学院，无锡214153;江苏省无线传感系统应用工程技术开发中心，无锡214153; 无锡商业职业技术学院物联网技术学院，无锡214153;无锡商业职业技术学院物联网技术学院，无锡214153;江苏省无线传感系统应用工程技术开发中心，无锡214153; 无锡商业职业技术学院物联网技术学院，无锡214153【正文语种】中文【中图分类】TP751.10 引言在科研及生产过程中，人们经常会涉及到液晶电视技术的研究，其中，对彩色全电视信号的研究成了重要的问题，到目前为止，人们并没有一种方便、直观的手段体现彩色全电视信号的组成，如何产生，如何接收该信号，不容易研究清楚彩色全电视信号的本质，对深入研究液晶电视成像显示技术带来了困难，本文借助Matlab 软件，分析、研究了彩色全电视信号的特点，以及采用什么样的电路来显示该信号，有一定的独创性和新颖性，能够为科研及生产带来一定的借鉴作用。
1 PAL彩色CVBS信号Matlab仿真1.1 Matlab中不同占空比脉冲合成R、G、B信号一般而言，在一行彩色全电视信号64us周期中，52us的图像信号分成8个彩条，分别是白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑，每个彩条6.5us。
如何利用Matlab技术进行信号编码
如何利用Matlab技术进行信号编码信号编码（Signal Encoding）是指将信息转换成适合传输或存储的信号形式的过程。
在通信、数据存储、图像处理等领域中，信号编码起着至关重要的作用。
Matlab作为一种强大的数学计算工具和编程语言，能够提供丰富的信号编码技术和算法支持。
本文将介绍如何利用Matlab技术进行信号编码，并深入探讨其中的原理与应用。
一、信号编码概述信号编码是将原始信号转换为特定格式的过程，以便在传输或存储过程中能够准确地恢复出原始信息。
信号编码常用于模拟信号到数字信号的转换，或者用于将原始数字信息进行压缩，以减少传输或存储所需的资源。
常见的信号编码技术包括模拟信号采样与量化、调制与解调、线性编码、熵编码等。
二、模拟信号采样与量化在数字信号处理中，模拟信号采样与量化是将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号的过程。
Matlab提供了丰富的函数和工具箱，用于模拟信号的采样与量化。
1. 采样（Sampling）采样是指在时间上对模拟信号进行离散化处理，从而得到一系列的采样值。
Matlab可以使用“sinc”函数进行采样，通过选择合适的采样频率和采样点数，可以保证采样后的信号能够准确地还原原始模拟信号。
2. 量化（Quantization）量化是将采样得到的连续信号值转换为有限级别的离散值。
Matlab中的“quantize”函数可以实现信号的量化过程。
通过选择合适的量化级别和量化算法，可以平衡信号的准确性和编码的复杂度。
三、调制与解调调制与解调是将数字信号转换为模拟信号或将模拟信号转换为数字信号的过程。
调制（Modulation）是通过改变载波的某种属性来传输数字信号的方法，解调（Demodulation）则是将调制后的信号转换回原始信号的过程。
1. 调制在Matlab中，调制可以通过调制函数来实现，常见的调制方式包括频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、正交幅度调制（QAM）等。
第2.6节PAL 制编解码过程
倒相信号P而是一个以2H为周期的开关函数， 它的值逐行交替的取＋1和－1，其表达式为： P（t）＝（－1）n（t－nTH） 式中，TH为行周期，n=0，1，2，…。的波 形图如下所示。
P（t）信号波形
由上可见，PAL制的色度信号仍是一个正交平衡调 幅信号，与NTSC制不同之处是V分量逐行倒相。 因此，在相邻两行的PAL色度信号中，一行与 NTSC制色度信号完全相同，称它为NTSC行；另 一行色度信号的相位改变符号，称它为PAL行。
2 2
Fm sin( SC t ) V arctan U
PAL制获得色度信号的方法，也是先将三基色信 号R、G、B变换为一个亮度信号和两个色差信号，然 后再用正交平衡调制的方法把色度信号安插到亮度信 号频谱的间隙之间，这些与NTSC制大体相同。不同 的是，将色度信号中的FV分量进行逐行倒相，色轴不 旋转。 逐行倒相规律是： 第n行色度： F n= U sinωsct + V cosωsct， 第n+1行色度： F n+1= U sinωsct - V cosωsct， PAL色度信号的数学表达式为：
因为这两行色度信号的FU分量相同，而FV分量 的绝对值相等、符号相反。 图示。
是三基色和三补色彩条矢量图逐行倒相的情况。此 图中，实线表示NTSC行，虚线表示PAL行。
3、逐行倒相的实现原理
实现逐行倒相的两种方法方法： （1）逐行改变色差信号V的相位 （2）逐行改变副载波的相位 改变副载波的相位较为简单。它与正交平衡调 幅的区别在于增加了一个PAL开关、一个90°移相 器和一个倒相路。PAL开关是一个由半行频对称方 波控制的电子开天电路，它能逐行改变开关的接通 点，其原理如下页图所示。 F＝Ucos ω sct±Vsin ω sct
电视原理matlab论文
2012年6月摘要本文对彩色全电视编码过程及其重要信号与其频谱分析进行了详细论述。
其中包括色差信号（R-Y,B-Y）,亮度信号Y,色度信号（U,FU,V,FV,F）以及行同步，场同步，消隐脉冲，色同步等信号以及最终合成的彩色全电视信号（FBAS）的波形图。
对彩色全电视解码过程及其重要信号与其频谱分析进行了详细论述。
解码是编码的逆过程，文中包括从视频检波器输出彩色全电视信号（FBAS），最后再将彩色全电视信号（FBAS）送往彩色解码器并且最终恢复出三基色的过程与其重要信号的频谱分析。
关键词MATLAB 彩色全电视信号亮度信号色度信号PAL 梳状滤波器亮度通道色度通道目录彩色全电视信号的编码及其频谱分析 (3)1、亮度及色差信号的形成过程及频谱分析 (3)2、色差信号平衡正交调幅过程分析 (4)3、混合电路输出彩色全电视信号FBAS (6)彩色全电视信号的解码及其频谱分析 (7)解码过程 (7)具体过程 (8)彩色全电视信号的编码及其频谱分析彩色全电视信号的编码电路图1、亮度及色差信号的形成过程及频谱分析（1）彩色全电视信号是在黑白电视的基础上发展起来的，在彩色电视的发展过程中，必然形成在相当长的一段时间内，黑白电视与彩色电视同时并存的情况，所以必须研究彩色电视与黑白电视的兼容问题。
为了实现兼容，彩色电视广播必须传送一个亮度信号。
由于彩色摄像机产生的是红、绿、蓝三基色，那么怎样来产生一个亮度信号呢？根据三基色与三要素的关系可知，混合光的亮度为三基色光的亮度之和。
亮度方程为：Y=0.30R+0.59G+0.11B亮度及色差信号均占有0 一6M H :带宽,根据大面积着色原理,人眼对黑白图象的细节有较高的分辨力, 而对彩色图象的细节分辨力较低, 因此我国电视制式规定:保留亮度信号O 一6 M H :带宽, 色度信号的频带宽度限制为1 .3M H z"因此可以把色度信号中的高频成分滤除(不传送) ，以缩小色度信号的频带。
彩色电视系统的建模仿真课程设计 MATLAB
通信原理课程设计报告————彩色电视系统的建模仿真09级电子信息工程专业姓名：学号：班级：武汉纺织大学电子与电气工程学院一．设计题目：彩色电视系统的建模仿真二．设计目的：电视技术是20世纪先进的电子科学技术的一项重大成果。
作为以昂贵的电子设备为载体的大众传播媒介，电视技术的发展速度在很大程度上取决于国家的工业化水平和社会的经济状况。
其中彩色接收系统是电视的关键部分。
接收系统的好坏，对所接收图像的恢复，是决定电视质量的决定因素。
此次设计的彩色电视的接收系统不仅实现了彩色图像的接收，而且较之其他接收系统对图像有更高的保真度，可以用MATLAB软件方便地实现模拟和仿真，同时大大简化设计过程。
本次设计学习通过计算机建立通信系统仿真模型的基本方法和基本技能，学会用仿真的手段对实时通信系统的基本理论、基本方法进行验证。
此次设计的彩色电视的接收系统不仅实现了彩色图像的接收，而且较之其他接收系统对图像有更高的保真度，可以用MATLAB软件方便地实现模拟和仿真，同时大大简化设计过程。
三．设计要求：1.根据此题目建立相应的数学模型2.在根据电视原理的编码、解码器原理，把每个功能用MATLAB程序构建模型。
3.将编码器、解码器组成一个完整的仿真台，通过对MATLAB的理解和应用，使仿真平台具有强大的仿真能力。
4.电视系统各个主要阶段电视波形的动态仿真，并进行分析比较。
5.静态图像的电视波形以及图像显示的研究。
四.开发环境及介绍1.开发环境：MATLAB R2010B2.软件介绍：（1）本课题是通过MATLAB编写.m文件仿真实现PAL制彩色电视的解调过程并利用GUI图像实现静态画面的还原。
MATLAB 是Mathworks公司于1982年推出的一套高性能数值计算和可视化数学软件，被称为“巨人上的工具”。
（2）SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统的仿真的一个软件包，它的模块库包含了许多实现不同功能的模块，使得研究者可以方便的构建功能清晰、结构合理的仿真系统。