1、彩色电视机原理,主讲：黄胜忠,二零零七年七月,2019/6/16,彩色电视信号的编码,2,第一章 彩色电视信号的编码,2019/6/16,彩色电视信号的编码,3,内容概要： 电视传送图像的方法借助了无线电广播、传真与电影三大技术： 1. 对图像信号的传输方法借助于无线电广播技术； 2. 如何将光学图像转变为电子图像借助于传真技术； 3. 对活动图像的传输方法借助于电影技术。,第一节 电视传像技术,2019/6/16,彩色电视信号的编码,4,一.无线电广播的传送过程,麦克风,高频放大器,发送端：,2019/6/16,彩色电视信号的编码,5,二、电视信号的传送过程,发送端：,2019/6/16,彩
2、色电视信号的编码,6,公共通道 （选频、放大变频）,接收端：,2019/6/16,彩色电视信号的编码,7,第一步：首先将图像分解成若干行，每行又分解成许多个像素点。 第二步：按照像素的排列顺序，从左向右，从上往下依次进行光电转换即用电压的高低代表图象的明暗，从而得到一个随时间而变化的电压。 第三步：将代表图像明暗的电信号调制在高频载波上发射。,三、传真照片的传送,2019/6/16,彩色电视信号的编码,8,图像分解实例,2019/6/16,彩色电视信号的编码,9,四、电影对活动图像的传送,利用人眼的视觉暂留作用，每秒传送24幅图像，每幅图像又用遮光技术让观众看两次。这样，观众每秒实际看到了48
3、幅图像。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,10,五、电视对活动图像的传送,为了克服电源干扰，采用与电源频率同步的方案。即每秒传送25（或30）帧图象，每帧图象又用隔行扫描的方法，分两场传送。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,11,六、电子扫描概念,1、电子扫描： 电子在屏幕上从左向右、从上往下作有规律的运动称为电子扫描。,2、行扫描与场扫描 电子在水平方向的扫描运动称为行扫描；而电子在垂直方向的扫描运动称为场扫描。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,12,3、正程与逆程,电子从左边向右边的扫描运动称为行扫描正程；从右边返回左边的运动称为行扫描逆程。 同理，电子从上边往下边
4、的扫描运动称为场扫描正程；从下边返回上边的扫描运动称为场扫描逆程。 电视广播中还规定，只在行场扫描正程传送图像。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,13,4、逐行扫描与隔行扫描,1). 逐行扫描：按照图象的行结构，一行一行地依次扫描完一帧图像的方法称为逐行扫描。 2). 隔行扫描：按照图像的行结构，将一帧图象分为奇数场与偶数场两场（由所有奇数行组成的一场叫奇数场，由所有偶数行组成的场叫偶数场），在传送时先传送奇数场，再传送偶数场，两场镶嵌在一起，合成一幅完整的图像。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,14,隔行扫描的行结构图：,2019/6/16,彩色电视信号的编码,15,七、我国
5、电视标准中有关扫描 参数的规定,每帧图像的总行数： 625行 行频：15625Hz 行扫描周期：64S 行正程时间：52S 行逆程时间：12S 场频：50Hz 场扫描周期：20mS,2019/6/16,彩色电视信号的编码,16,八、全电视信号,1. 组成：图象信号、复合同步信号、复合消隐信号。 2. 对照表:,2019/6/16,彩色电视信号的编码,17,3. 波形见P12页 图1-10,2019/6/16,彩色电视信号的编码,18,九、电视信号的调制与发送,1、调制与解调 （1）调制：将代表图象或声音的电信号装载到高频载波上去的过程。 （2）解调：从高频载波上取出调制信号的过程。 2、调制方
6、法 由于高频载波为等幅的正弦交流电，确定一个正弦交流电的三要素为振幅、频率和初相位，因此，调制有三种基本方法：调幅、调频与调相。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,19,3、图像与伴音的调制方法,我国电视标准规定： 图像对载波采用负极性调幅方式调制。 伴音对载波采用调频方式调制。 伴音载频比图像载频高6.5MHz。 在发送时，图像信号用残留边带方式发送。,第 二 节 彩色电视图像的传输,2019/6/16,彩色电视信号的编码,21,一、三基色原理,1、白光的分解与合成 用棱镜可将一束白光分解为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七色光。 反之，由红、橙、黄、绿、青、兰、紫七色光也可合成白光。,20
7、19/6/16,彩色电视信号的编码,22,2、彩色三要素,亮度：彩色光的明暗程度。 色调：彩色光的种类。不同波长的光具有不同的色调。 色饱和度：彩色光的浓淡程度。或说成是彩色光被白光冲淡的程度。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,23,3、三基色原理的理论基础,不同波长的光给人以不同的色感 若有两种不同波长的光同时作用于人眼时，往往会引起与另一种单色光相同的色感。 结论：对于自然界千变万化的景物，无需按其真实的波长与强度去进行传送，而只需传送能合成它的三基色就可以了.,2019/6/16,彩色电视信号的编码,24,4、三基色的选择,三基色的选择方法不是唯一的，只是要求三基色必须相互独立，
8、而且能合成自然界中的绝大多数彩色。 绘画中选择红、黄、蓝作为三基色，而彩色电视中则选择红、绿、蓝作为三基色。 彩色电视中选择红、绿、蓝作为三基色，主要是考虑到这三基色荧光粉容易制造和这三种荧光粉性能稳定。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,25,5、混色法,1）、混色法的种类： （1）. 相加混色法：三基色光按照一定比例相加，混合出其它彩色的方法。 （2）. 相减混色法：从白光中减去某些色得到另一些彩色的方法。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,26,2）、相加混色图,红色绿色黄色 红色兰色紫色 绿色兰色青色 红绿兰白色 互补色：如果两色相加能合成白色，则称这两色互为补色。,相加混
9、色图,2019/6/16,彩色电视信号的编码,27,6、彩色图像的分解,2019/6/16,彩色电视信号的编码,28,7、彩色图像的合成,2019/6/16,彩色电视信号的编码,29,二、广播电视制式,黑白电视开播以来，各国都在发展自己的电视系统，以至于形成了14种黑白电视制式。 1966年，国际无线电咨询委员会（CCIR）奥斯陆大会上企图统一制式，但是没有成功。 在彩色电视开播后，淘汰了4种制式，（被淘汰的四种制式为A、C、E、F） 目前还有10种黑白制式在广播， 他们是M、N、B/G、H、I、D/K、K1、L 。,1、黑白电视制式,2019/6/16,彩色电视信号的编码,30,2、多制式彩
10、电中处理的六种制式,（1）.多制式彩电中处理的六种制式为： M、B/G、I、D/K。（2）. 共同点： a. 视频信号对载波采用负极性调幅。即图像信号电压越高，所代表的图像越暗。 b. 伴音对载波的调制方式为调频。即声音越大，频偏越大。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,31,a. 伴音第二中频M制为4.5MHz 、B/G制为 5.5MHz、I制为6MHz 、D/K制为6.5MHz。 。 b. 场频M制为60Hz、其余为50Hz。 c. 每帧图像分解的行数M制为525行，其余为625行。 d. 行频M制为15734Hz、其余为15625Hz。 e. 射频带宽M制为6MHz、B制为7MHz
11、、其余为8MHz。,（3）.不同点：,2019/6/16,彩色电视信号的编码,32,3、三大兼容彩色制式,1、兼容： 彩色电视广播黑白电视机能正常接收 黑白电视广播彩色电视机也能正常接收,2019/6/16,彩色电视信号的编码,33,2、三大兼容彩色制式的提出,1953年由美国提出的NTSC制（又叫正交平衡调幅制） 1962年由西德科学家勃鲁赫提出了PAL制（又叫逐行倒相正交平衡调幅制） 1956年由法国人亨利弗朗斯提出了SECAM制（又叫调频行轮换制或叫顺序同时制）,2019/6/16,彩色电视信号的编码,34,4、三大彩色制式的特点,（1）、都传送一个亮度信号Y和两个色差信号R-Y与B-Y
12、。 （2）、为了实现兼容，要对两色差信号进行频带压缩和幅度压缩。 （3）、两个色差信号都是先调制在副载波上，在与亮度信号叠加，合成彩色全电视信号。,1）、共同点,2019/6/16,彩色电视信号的编码,35,2、不同点,（1）. 色副载波频率不同（N制：3.58MHz；P制：4.43MHz；S制：fsR=4.406MHz, fsB=4.25MHz。 （2）. 色差信号对副载波的调制方法不同（N制和P制为平衡调幅；S制为调频）。 （3）. 色同步信号的频率、初相位和调制方法不同（N制：3.58MHz1800平衡调幅；P制：4.43MHz1800450平衡调幅；S制：4.406MHz调频。,201
13、9/6/16,彩色电视信号的编码,36,第三节 NTSC制电视信号的编码,2019/6/16,彩色电视信号的编码,37,一、亮度信号与色差信号的产生,1、亮度方程 表达式：Y=0.30R0.59G0.11B 电压表达式： EY=0.30ER0.59EG0.11EB 2、亮度信号的产生： 根据亮度方程的电压表达式，用三基色电压按比例相加而得到。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,38,3、色差信号的产生： ER-YEREY ER（0.30ER0.59EG0.11EB） 0.70ER0.59EG0.11EB 同理：EB-Y0.30ER0.59EG0.89EB EG-Y在接收机中用ER-Y和E
14、B-Y还原： EG-Y=-0.51ER-Y-0.19EB-Y,2019/6/16,彩色电视信号的编码,39,二、频带压缩与频谱间置,为了实现“兼容”，在与黑白电视广播相同的频带下传送彩色信息，必须对彩色信号进行频带压缩。 人眼分辨黑白图像细节的能力强，分辨彩色图像细节的能力弱，因此，只对色度信号进行频带压缩。 压缩后，亮度信号仍用6MHz传送，而两色差信号则用1.3MHz传送。,1、频带压缩,2019/6/16,彩色电视信号的编码,40,2、频谱间置,亮度信号与色度信号的频谱都是以行频和场频为间隔的不连续频谱。 如果能将色度信号的频谱插到亮度信号频谱的间隙中去，就能实现在不展宽频带下同时传送亮
15、度信号与色度信号。 实现方法：选择一个“副载波”，使副载波频率落在亮度信号频谱的间隙中间，再将色差信号调制在该副载波上以后与亮度信号叠加。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,41,2019/6/16,彩色电视信号的编码,42,3、色副载波的选择,A. 副载波的选择原则： 实现频谱间置 减小可见干扰 B. NTSC制副载波的选择方法： 半行频的奇数倍 即fS = (2n-1) fH /2 （n1/2）fH,当选n=228时，可算出 fs= 3583125Hz 但这时会产生fs与伴音第二中频之间的差拍干扰，为解决这种干扰，特将行频由15750Hz改为15734.264Hz， 而n仍取228，
16、则可算出fs=3579545.06Hz。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,43,三、平衡调幅与正交调制：,1、平衡调幅的定义： 平衡调幅是在普通调幅的基础上将载波抑制掉的一种调幅方法。,2.平衡调幅波的特点：,（1）振幅与调制信号绝对值成正比 （2）频谱中不含载波分量 （3）初相位由载波与调制信号共同决定，当调制信号为正时，与载波同相，当调制信号为负时，与载波反相。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,44,3、 平 衡 调 幅 波 的 波 形,2019/6/16,彩色电视信号的编码,45,4、正交调制,1). 定义：正交调制是指将两个色差信号调制在两个频率相同，初相位相差90的载
17、波上，再相加合成为一个信号的方法。 2). 数学表达式： C = EB-Y sint + ER-Ycost 3). 正交调制的优点： 用一个载波同时传送两个信号而不产生相互干扰，而且接收端也容易将两个信号分开。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,46,5、色度信号的矢量合成,色信号是一个既调幅又调相的信号。 幅度变化代表色饱和度的变化。 相位（与X轴的夹角）变化代表色调的变化。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,47,四、色同步信号：,1、作用：代表发送端被抑制了的副载波的频率和相位，使接收机恢复的副载波与发送端被抑制的副载波同步。 2、特点：安插在行消隐后肩，与行同步脉冲等幅，初
18、相位为1800，具有10个周期的副载波群。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,48,五、NTSC彩色全电视信号,组成：亮度信号、色度信号、色同步信号、行场同步信号、行场消隐信号。 为了进一步压缩频带，色差信号采用IQ信号传输方式。 IQ信号是将VU信号超前移相330而产生。 IQ信号仍然满足正交关系。 Q信号用0.5MHz双边带传输，I信号用1.5MHz以残留边带传输。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,49,2019/6/16,彩色电视信号的编码,50,第四节 PAL信号的编码,2019/6/16,彩色电视信号的编码,51,一、PAL制的特点：,在NTSC制的基础上采用逐行倒相技
19、术。即：B-Y色差信号调制在00副载波上，R-Y色差信号一行调制在900副载波上，下一行调制在2700副载波上。且调制方法与NTSC制一样，为平衡调幅。 数学表达式： C=EB-YSintER-YCost,2019/6/16,彩色电视信号的编码,52,二. PAL制副载波的选择方法：,14行频间置 。 即 fs = (n-1/4)fH 当选n284时可算出： n4.43359375MHz 为了克服干扰，增加25Hz(半场频）偏置，实际为4.43361875MHz。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,53,三、PAL制对相位失真的补偿,C 信号可分解为U、V两个分量，正常传输时，P行的 V
20、与N行的V绝对值相等，因此，解码器将P行的 V倒成V后，两行色信号重合，没有失真。,正常传输时的色度信号,2019/6/16,彩色电视信号的编码,54,失真后的N行色信号,当传输系统产生超前失真时，N行分解的U信号减小，V信号增大，因此，还原的C信号偏红。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,55,失真后的P行色信号,当传输系统产生超前失真时，P行分解的U信号增大，V信号减小，因此，还原的C信号偏兰。相邻两行相加平均后，观众看到了不失真的彩色。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,56,四、PAL制色同步信号,安插在行消隐后肩，与行同步脉冲等幅，初相位18045（不倒相行为135倒相行为225），具有10个周期的副载波群。 除初相位外，其余与NTSC制相同。,2019/6/16,彩色电视信号的编码,57,第五节 SECAM制的特点,一. 两色差信号对副载波用调频方式调制 二. 一行传送一个色差信号，两行轮换传送完两个色差信号。 三. fsR = 4.406MHz fsB = 4.25MHz,
