1、西藏大学彩色电视机课程设计题目：运用 MATLAB 对彩色全电视信号 PAL 制进行编解码院（部） 工 学 院 专业年级 11 级信息工程 姓 名 学 号 指导教师 职 称 二一四年十月十日运用 MATLAB 对彩色全电视信号 PAL 制进行解码摘要解码过程是编码过程的逆过程，彩色电视接收机在接收到电视信号后，先经高频调谐器放大及变频，形成中频图像及伴音信号，中频图像信号又经图像中频通道进行处理，然后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。本设计借助MATLAB 的SIMULINK 工具箱, 将彩色全电视信号的解码过程进行动态仿真。关键词
2、：解码；彩色全电视信号；MATLABAbstractThe decoding process is the inverse process of the encoding process, a color television receiver to a television signal is received, the first amplification and frequency conversion tuner, the IF video and audio signals is formed, also by the intermediate image if the image
3、 signal processing channel, and from the video detector output color TV signal (FBAS), then the final color TV signal (FBAS) sent to the color decoder. With this design the MATLAB SIMULINK toolbox, color TV signal decoding process for dynamic simulation.Keyword: Decode，FBAS ，MATLAB目 录1 绪论 .12 彩色全电视信
4、号产生过程 .22.1 亮度及色差信号产生电路 .22.2 彩色全电视信号产生电路 .33 解码过程 43.1 解码电路 .43.3 F 和 FB的分离, 采用时间分离法 .53.4 用梳妆滤波器将色度信号中的 FU，,FV 信号分离 63.5 由 FU和 FV得到 U 和 V, 采用同步解调 .63.6 由 Y, U, V 通过解码矩阵电路得到 R, G, B74 解码的频谱分析 .84.1 FBAS 全电视信号的频谱分析 84.2 色度信号与色同步信号的频谱分析 .9参考文献 .10致谢 .1101 绪论所谓解码, 就是由彩色全电视信号 FBAS 还原为三基色 R, G, B 的过程, 彩
5、色全电视信号由亮度信号 Y, 复合同步信号 S, 复合消隐信号 A, 色度信号 F, 色同步信号 Fb 组成。所以要进行信号的分离, 必须根据信号的不同特点和差异性进行分离 。随着广播电视技术的蓬勃发展， 国家大力培养电视技术人才，国内许多院校在“电视系统”教学方面仍采用授课与实验相结合的教学模式，再辅以多媒体进行简单的演示。由于电视原理内信号的形成和编解码一直是学习理解的难点， 因此用系统仿真的方式不仅能够使学生对结构框图有一个静态的了解， 而且在仿真过程中对电视系统内部动态工作过程也有一个形象化、直观化的了解。本文基于 Matlab 软件的仿真平台，通过对 PAL 制式彩色电视信号进行解码
6、、建模、仿真，并进行分析研究，取得了很好的效果。12 彩色全电视信号产生过程2.1 亮度及色差信号产生电路为了传送彩色图像，从兼容的角度出发，必须对由摄像管或 CCD 光电传感器输出的 R，G ，B 三个基色信号进行处理。首先用一个编码矩阵电路根据Y=0.30R+0.59G+0.11B 的亮度公式导出个亮度信号和 R-Y 与 B-Y 两个色差信号，即 R-Y=R-（0.30R+0.59G+0.11B）=0.70R-0.59G-0.11B，B-Y=B-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R-0.59G+0.89B。基色信号 ER，EG，EB 信号送入矩阵电路， 除产生 EY，ER-
7、Y，EB-Y 三个信号外，还要对 ER-Y 和 EB-Y 两个色差信号进行幅度压缩，其中 ER-Y 的压缩系数为 0.877，EB-Y 的压缩系数为 0.493，压缩后的色差信号分别称为 U 和 V 信号，即 U=0.493EB-Y， V=0.877ER-Y 。Y，U，V 信号设计系图和仿真结果如下图所示。图 2.1.1 亮度及色差信号产生电路图Y，U，V 信号仿真波形图如下：2图 2.1.2 Y，U，V 信号仿真波形图2.2 彩色全电视信号产生电路彩色全电视信号由亮度信号，色度信号，复合同步信号，复信号消隐信号，逐行倒相的色同步信号等组成。彩色全电视信号产生如下图所示。图 2.2.1 彩色全
8、电视信号产生电路亮度，FBAS，色度仿真仿真波形图如下所示：3图 2.2.2 亮度，FBAS，色度仿真仿真波形图3 解码过程3.1 解码电路分别从 MATLAB /SIMULINK 的相应模块库里拖出模块, 连接, 设置参数, 可以对彩色全电视信号的解码过程进行动态仿真, 仿真过程直观形象, 既可以窥其细节,也可以观其全貌。解码总电路图如下图所示。3.1.1 解码总电路图43.2 (Y + A + S) 与( F+ Fb) 的分离, 采用频率分离法根据对全电视信号进行频谱分析, 可以把彩色全电视信号分为两大类 , Y + A + S 为第一类, 频率分布于整个范范围内, 以行频及其谐波为中心,
9、 组成梳齿状的离散频谱, 随着行频谐波次数的增高，谱线幅度逐渐减小; 而 F + Fb 主要集中在( 4. 43mH z +1. 3mH z) 范围之内，所以可以采用的带通滤波器从彩色全电视信号中选出 F+ Fb, 同理采用的陷波器从彩色全电视信号中滤除 F+ Fb 而分离出 Y+ A + S, 如图 3.1.1 所示彩色全电视信号的解码图，从编码器来的 FBAS, 通过带通滤波器BPF 得到信号 F+ Fb, 通过陷波器可得到信号 Y +A + S。 图 3.2.1 频率分离图 FBAS, Y, S 仿真波形图如下所示：图 3.2.2 FBAS, Y, S 仿真波形3.3 F 和 Fb 的分
10、离, 采用时间分离法色度信号 F 处于行正程, 色同步信号 Fb 处于行逆程,行消隐的后肩上, 所以采用时间分离法, 让已得到的 F + Fb 分别乘以对应的门电路,即可把 F 和 Fb 的分离。如图 3.1.1, F+ Fb 通过和门电路 G1 信号相乘可得到信号 F, 通过和门电路 G 信号5相乘可得到信号 Fb。电路图如 3.3.1 所示。图 3.3.1 时间分离图3.4 用梳妆滤波器将色度信号中的 Fu，,Fv 信号分离我国的电视制式采用的是 PAL 制式, 即逐行倒相正交平衡调幅制式, F 的表达式 为:F = Fu + Fv = Usinwsct +Vcoswsc t= 0.493
11、(B - Y) sinwsct +0. 877(R - Y) coswsc t 直通信号和延时信号相减得到 Fu, 直通信号和延时信号相加得到+Fv , 如图 3.1.1, 信号 F 和它的延时信号经过相减电路 Add1 得到信号 Fu, 和它的延时信号经过相加电路 Add 得到信号+Fv。用梳妆滤波器将色度信号中的 Fu，,Fv 信号分离能较好的分离出色度视频信号的两个分量：电路如图 3.4.1 所示。图 3.4.1 梳妆滤波器分离图3.5 由 Fu 和 Fv 得到 U 和 V, 采用同步解调由梳状滤波器得到的 Fu +Fv 和与色同步信号恢复的对应副载波分别相乘 Fu sinwsc t=
12、Us in2wsc t =1/2U ( 1 - co s2w sc t),+ Fv ( +cosw sc t) = V cos2wsct =1/2V ( 1 + co s2w sc t)然后运用 1. 3MH z 低通滤波器滤掉高频部分, 可得 U 和 V, 如图信号% Fu 与已恢复的副载波 Sinw t 相乘, 再通过 1.3M z 低通滤波器 LPF1 可得信号( U, 信号+ Fv 与+ coswsc t 相乘, 再通过 1. 3M z 低通滤波器 LPF2 可得信号 V。U,V 仿真波形图如下图所示：6图 3.5 .1 U,V 仿真波形图 3.6 由 Y, U, V 通过解码矩阵电路
13、得到 R, G, BU 和 V 信号是由 B - Y 和 R - Y 压缩而成, 通过解压缩, U 和 V 信号得到 B- Y 和 R- Y, 通过 R- Y 和 B - Y 可得到 G- Y, 再通过解码矩阵电路得到 R, G, B。B - Y =1/0. 493U, R - Y =0. 877VG - Y = - 0. 51(R - Y) - 0. 19(B - Y)R - Y + Y = RG - Y + Y =GB - Y + Y = B 如图 3.1.1, 低通滤波后减压缩可得到信号 B - Y,由 B - Y 和 R- Y 得到信号 G- Y, 再把 R- Y, G - Y, B-
14、 Y 分别与已经恢复成正极性的 Y 相加, 可到三基色信号 R,G,B。电路如下：图3.6.1 解码矩阵电路图R- Y, G- Y, B- Y仿真波形图如下所示：图 3.6.2 R- Y, G- Y, B- Y 仿真波形图R, G, B 仿真波形图如下图所示：7图 3.6.2 R, G, B 仿真波形图4 解码的频谱分析4.1 FBAS 全电视信号的频谱分析解码器是对全信号，亮度信号，色度信号，色同步信号 RGB 三基色信号的频谱分析。FBAS 全电视信号的频谱分析，如图可以看出它的主谱线和副谱线由图看出是交流信号，放大后看到它的主频线和副频线，色度信号变化一周，显示一亮点一暗点。84.2 色
15、度信号与色同步信号的频谱分析4.3 亮度信号+消隐信号+同步信号的频谱分析可以看得出亮度信号含有直流成分。9参考文献1裴昌幸, 等. 电视原理与现代电视系统M . 西安电子科技大学出版社, 20052巩瑞春, 王润文. 运用 MATLAB 形成彩电全电视信号 J. 阴山学刊(自然科学), 2008, ( 4).3巩瑞春、王润文. EWB 在数字电路设计性实验中的应用研究 J. 阴山学刊(自然科学) . 2009, ( 3).4 巩瑞春， 刘晓虹. 运用 MATLAB 对彩色全电视信号进行解码 J 阴山学刊，2009，23（4）：44-46.5 陈远阳. 基于 MATLAB 的广播电视音频信号监
16、测系统J. 西部广播电视，2004（5）：39-40.6 程一玮. 彩色 PAL 制式模拟电视系统计算机仿真D.北京：北京工业大学，2006.7 徐威. 数字时代的电视图像M. 北京：中国广播电视出版杜，20058 吴佳新， 余松煜 . 高端液晶电视驱动电路的设计与实现J. 电视技术，102005（5）：16-19.9 李育林. 电视摄像技术与艺术实验课程教学方法探究10 杨翠军，钱敏，曹云鹏，等. 数字视频采集回放系统的 SoPC 设计J. 电视技术，2011，35（17）：42-44.致谢本设计是在指导老师的精心指导和悉心关怀下完成的。老师认真严谨的工作作风以及在课余对我的关心和教育使我从中学到许多，不仅教会了我丰富的专业知识，更教会了我做人做事的深刻道理。这培养了我良好的作风、独立解决困难的能力和刻苦踏实的工作精神。同时感谢同学们对我的帮助与支持，经常与他们共同合作、探讨问题，使我受益颇多！谢谢！
