电视原理-第五章 PAL制彩色全电视信号和彩色电视机的基本原理

第五章PAL制彩色全电视信号和彩色电视机的基本原理

表5-1 100/0/100/0彩条信号的数据表

表5－2 100/0/75/0彩条信号的数据表

二、标准彩条的亮度与色差信号的波形

根据表5—1的数据可画出其相应的亮度与色差信号波形，如图5—3所示，有图可见，彩条信号的亮度级别是递减的，但非等亮度级差，它是一个含有直流分量的正极性亮度信号，而色差信号却是交流信号。

同理，可按表5-2所列的数据画出100/0/75/0标准彩条的亮度与色差信号波形，见图5-3（b）。它与100/0/100/0彩条亮度与色差信号波形相似，只是幅值不同而已。

5.1.3 彩条图形的色度信号波形特点与矢量图

一、彩条色度信号的矢量图

用示波器观察彩条信号的波形虽可以检查鉴定色通道的质量，但还是很大的局限性，因为从示波器上看到的彩条信号不能直接告诉我们色度信号相位失真的情况以及由这种失真引起的色调畸变。为了比较准确地测量色度信号振幅和相位失真的大小，并确定这些失真对重现彩色图像的影响，仅靠观察信号的波形还不够，需要用彩条色度信号的矢量图。因为色度信号的振幅（饱和度）和相位（色调）失真都可以根据它们矢量位置的变化准确求得，所以用矢量图研究和分析彩色信号是十分简便和有效的。

彩条色度信号的矢量图，就是将代表各彩条的色度信号的振幅和相位，用矢量形式表示在矢量坐标中所得到的矢量图。由式（4—13）我们可得

例如，100/0/100/0彩条信号的黄色，见表5—1，其R—Y=0。11，B—Y=－0.89，则有

（a）100/0/100/0彩条亮度与色差信号波形；（b）100/0/75/0彩条亮度与色差信号波形同理，我们将5—1中各色度信号的幅值与初相数值列在表5—3中。

表5—3 未压缩100/0/100/0彩条信号的合成矢量及相位角

根据上表数据，可以画出标准彩条色度信号的矢量图如图5—4所示。

由图可以得出以下结论：

（1）不同色调的矢量处在平面不同位置上。正如时钟用不同方位代表不同时刻一样，在彩色电视中也仿此法，用不同方位来表示不同色调。因此，我们常称色度信号矢量图为“彩色钟”。

（2）虽然被传送的彩色都是100%饱和度，但色度信号的长度不尽相同，只有互补的两个彩色矢量长度是相同的，因为互补的二色相加应为白色，即此二色的色度信号矢量之和应为零。

（3）色调相同而饱和度不同的彩色，其色度信号的初相角不变，仅仅矢量大小改变。例如，幅度仍为100%，而饱和度为50%的黄色，其三基色信号相对幅度应为R=G=1，B=0.5（相当含有50%的混合白光），可算得Y=0.945，而R—Y=0.055，B—Y= —0.445，则|F 黄|= 0.45，φ黄=173º。此例说明，同样是黄色，若色调不变，则R—Y、B—Y比例不变，φ角不变，饱和度不同，则R—Y与B—Y的大小变了，即色度信号的幅度变了。这进一步证明了色度信号的模值|F|表示被传送彩色的饱和度，而色度信号的相角φ表示色调。

（4）白色与黑色不算彩色，其饱和度为零，是矢量图的原点。可见，矢量图上各矢量的大小就表示饱和度的变化，饱和度愈低，越趋向原点。

（5）在矢量图中，任意两个矢量相加可得第三个矢量，合矢量表示该两种彩色混合后的色调。如红加绿，可得黄色，这样比用公式计算要方便得多。

色度信号还有另一种经过幅度压缩的，见式（4-23）。我们也可将100/0/100/0彩条信号的已压缩色度信号幅度与初相角计算出来，并列入表5—4中，该色度信号矢量图画于图5—5中，它们表示“彩色钟”，我们常称它为U、V面彩色钟。

最后顺便指出：显示彩色色度信号矢量图的专门仪器叫做矢量示波器，将彩条色度信号送至矢量示波器中，在荧光屏上就能显示如图5—4或图5—5所示的矢量图，彩色的饱和度失真表现为矢量长度的变化，彩色的色调失真表现为矢量相位的变化。当矢量偏离原来的位置愈远，表示色调失真愈严重，为了便于鉴别，通常在矢量示波器荧光屏上放置一个透明刻度板，其上标明各种彩条色度信号矢量的正确位置和误差刻度，所以，从刻度板就可直接读出矢量幅度和相位失真的数值。由于用矢量示波器来检查色度信号失真是非常简便明确，因此，矢量示波器是研究色度信号、调整和维修彩色电视设备十分有用的仪器，

在彩色电视台和电视设备制造厂中得到广泛的应用。

表5-4 压缩后的100/0/100/0彩条信号的合成矢量及相位角

二、色度信号波形与特点

根据表5-3、表5-4便可画出色度信号及红、蓝色度分量的波形图如图5-6所示。为比较方便，图中用同一符号表示压缩前后相应的信号波形。

由图我们可以看出色度信号波形有以下几个特点：

(1)压缩前后的V、U色差信号，对互相正交的副载波实现平衡调幅，所得的已调色度信号的两分量，FV与FU仍然是互相正交的。即使FV分量要逐行倒相，仍与FU保持正交关系。

(2)色差信号是对彩色副载波进行平衡调幅，因此，具有平衡调幅波的特点。调制信号V或U经过零点时，已调波的相位将产生180°相位移，其振幅由V与U的大小决定。对应调制信号为零的部分，已调波也为零。它不含有载波分量。

(3)色度信号波形包络正比于两个色度分量合成矢量的模值。色度信号的相位取决于两个色度分量之比的反正切。

5.1.4 彩条图形的复合图像信号波形

彩色图像信号包括亮度信号与色度信号。从频域来看，亮度信号与色度信号频谱交错；从时域来看，色度信号叠加在亮度信号电平上，它们叠加后的信号波形如图5—7所示。它们与扫描所需的同步信号，色同步信号以及消隐信号合成了彩色全电视信号（即FBAS），再去调制图像载波。我国彩色电视标准中规定，采用负极性调制。负极性亮度信号仍以扫描同步电平最高为100%，黑电平为76%，白电平最低为20%，以便于增大色度信号不失真的动态范围。

由于原先规定正极性亮度信号最高电平为“1”，最低电平为“0”，为了便于比较，