第五節(jié)模擬彩色電視制式目前世界彩電廣播制式有NTSC、

1、 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 第五節(jié)第五節(jié) 模擬彩色電視制式模擬彩色電視制式 目前世界彩電廣播制式有目前世界彩電廣播制式有NTSC、PAL、SECAM三大三大類，它們都與原來的黑白電視相兼容，都是把圖像信號編碼類，它們都與原來的黑白電視相兼容，都是把圖像信號編碼成一個(gè)亮度信號成一個(gè)亮度信號Y和兩個(gè)色差信號和兩個(gè)色差信號BY、RY來傳送，其來傳送，其主要區(qū)別在于兩個(gè)色差信號對色副載波的調(diào)制方式不同。主要區(qū)別在于兩個(gè)色差信號對色副載波的調(diào)制方式不同。 1953年美國研制成功了世界上第一個(gè)彩色電視制式，就年美國研制成功了世界上第一個(gè)彩色電視制式，就是是NTSC制，稱為正交平衡調(diào)幅制。制，稱為正交平衡調(diào)

2、幅制。 我國目前使用的我國目前使用的PAL制就是在制就是在NTSC制的基礎(chǔ)上作了改制的基礎(chǔ)上作了改進(jìn)形成的一種制式，法國、東歐使用的進(jìn)形成的一種制式，法國、東歐使用的SECAM制也是針對制也是針對NTSC制的不足而改進(jìn)的又一制式。制的不足而改進(jìn)的又一制式。 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 一、一、NTSC制制 NTSC制是制是 1953 年美國提出的，并于年美國提出的，并于 1954 年首次年首次試播彩色電視節(jié)目。目前主要有美國、日本、加拿大、試播彩色電視節(jié)目。目前主要有美國、日本、加拿大、墨西哥、菲律賓等國家使用。墨西哥、菲律賓等國家使用。NTSC制對色差信號的處制對色差信號的處理采用了正交平衡調(diào)

3、幅。理采用了正交平衡調(diào)幅。 1. NTSC 制編碼原理框圖制編碼原理框圖 NTSC 制根據(jù)色副載波頻率不同分為制根據(jù)色副載波頻率不同分為 NTSC4.43 和和NTSC3.58（即（即 NTSC-M，M 制是指黑白電視制式）兩制是指黑白電視制式）兩種。種。 NTSC4.43 是非標(biāo)準(zhǔn)是非標(biāo)準(zhǔn) NTSC 制，主要用于視頻信號制，主要用于視頻信號的相互交流，如錄像機(jī)、影碟機(jī)等視頻信號。它的編碼的相互交流，如錄像機(jī)、影碟機(jī)等視頻信號。它的編碼原理框圖如圖原理框圖如圖 1.32 所示。所示。 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 圖圖1.32 NTSC4.43制編碼原理框圖制編碼原理框圖 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理

4、 NTSC-M 制是標(biāo)準(zhǔn)的彩色電視制式，它的視頻帶寬為制是標(biāo)準(zhǔn)的彩色電視制式，它的視頻帶寬為 4.2 MHz，它的編碼原理框圖如圖，它的編碼原理框圖如圖1.33 所示。所示。 在在 NTSC-M 制中不是傳送制中不是傳送 U、V 色差信號，而是傳送色差信號，而是傳送 I、Q 色差信號，這樣做是為了進(jìn)一步壓縮視頻信號的帶寬（實(shí)際色差信號，這樣做是為了進(jìn)一步壓縮視頻信號的帶寬（實(shí)際 NTSC-M 制的帶寬為制的帶寬為 4.2 MHz） 。 圖圖1.33 NTSC-M制編碼原理框圖制編碼原理框圖 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 2. NTSC-M副載波的選擇副載波的選擇 色度信號頻帶寬度色度信號頻帶寬度f

5、sc1.3MHZ的上邊帶不應(yīng)超過的上邊帶不應(yīng)超過6MHZ。為了保證色度信號插到亮度信號的高端間隙處，為了保證色度信號插到亮度信號的高端間隙處，NTSC 色副載色副載波采用半行頻奇數(shù)倍，即波采用半行頻奇數(shù)倍，即Hscfnf21 對對 NTSC4.43 制，視頻帶寬為制，視頻帶寬為 6 MHz，行頻為，行頻為 15 625 Hz，n 選取選取 284，其色副載波頻率為，其色副載波頻率為 MHzMHzfsc43. 44296875. 415625)21284( 對于對于 NTSC-M 制，幀頻制，幀頻f V =30 Hz ，每幀，每幀 525 行，行頻行，行頻 fH= 525fV=15 750 Hz

6、 ，n 選取選取228，其色副載波頻率為，其色副載波頻率為 MHzfsc58. 35 .227 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 3. NTSC-M 制主要特點(diǎn)制主要特點(diǎn) NTSC-M 制有如下特點(diǎn)。制有如下特點(diǎn)。 兼容性好。兼容性好。NTSC 制中，色副載波的頻率取制中，色副載波的頻率取 1/2 行頻間行頻間置，使亮度信號與色度信號頻譜以最大間距錯(cuò)開，亮、色串?dāng)_置，使亮度信號與色度信號頻譜以最大間距錯(cuò)開，亮、色串?dāng)_小。小。 電路簡單。電路簡單。NTSC 制對色度信號的編、解碼方式簡單，制對色度信號的編、解碼方式簡單，使得電路簡單，易于集成化。使得電路簡單，易于集成化。 圖像質(zhì)量高。圖像質(zhì)量高。NTS

7、C 制每一行的色度信號都是以相同方制每一行的色度信號都是以相同方式傳送的，與其他制式相比，不存在影響圖像質(zhì)量的行順序效式傳送的，與其他制式相比，不存在影響圖像質(zhì)量的行順序效應(yīng)。應(yīng)。 對相位失真敏感。對相位失真敏感。NTSC 制色度信號是調(diào)幅制色度信號是調(diào)幅-調(diào)相波，調(diào)相波，其幅度失真會造成圖像色飽和度失真，相位失真會造成圖像色其幅度失真會造成圖像色飽和度失真，相位失真會造成圖像色調(diào)失真。由于人眼對色調(diào)失真比較敏感，因此調(diào)失真。由于人眼對色調(diào)失真比較敏感，因此 NTSC 制規(guī)定色制規(guī)定色度信號的相位失真限制在度信號的相位失真限制在12以內(nèi)，這是其最大缺點(diǎn)。以內(nèi)，這是其最大缺點(diǎn)。 第一章 彩色電視

8、基礎(chǔ)原理 二、二、PAL制制 PAL 制是制是 1962 年德國德律風(fēng)根（年德國德律風(fēng)根（Telefunken）公司）公司研制成功的兼容制彩色電視制式。該制式是為了克服研制成功的兼容制彩色電視制式。該制式是為了克服 NTSC 制相位色調(diào)失真的敏感性而產(chǎn)生的。目前使用制相位色調(diào)失真的敏感性而產(chǎn)生的。目前使用 PAL 制的國家有德國、中國、英國及西歐一些國家。制的國家有德國、中國、英國及西歐一些國家。 1. 逐行倒相正交調(diào)幅制逐行倒相正交調(diào)幅制 PAL 制又稱逐行倒相正交平衡調(diào)幅制，它是在制又稱逐行倒相正交平衡調(diào)幅制，它是在 NTSC 制正交平衡調(diào)幅的基礎(chǔ)上，將其中已調(diào)的紅色差分量進(jìn)行制正交平衡調(diào)

9、幅的基礎(chǔ)上，將其中已調(diào)的紅色差分量進(jìn)行逐行倒相，即相鄰兩行的相位相差逐行倒相，即相鄰兩行的相位相差 180，這樣可以利用，這樣可以利用相鄰兩行色彩的互補(bǔ)來消除由相位失真引起的色調(diào)失真。相鄰兩行色彩的互補(bǔ)來消除由相位失真引起的色調(diào)失真。傳送方式如下所示。傳送方式如下所示。 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 第一行：第一行： Fn=Usinsct+Vcos sct （ NTSC 行）行） 第二行：第二行： Fn+1=UsinsctVcos sct （PAL 行）行） 第三行：第三行： Fn+2=Usinsct+Vcos sct 如此類推，如此類推，PAL 制色度信號的數(shù)學(xué)式表達(dá)為制色度信號的數(shù)學(xué)式表達(dá)為

10、F= Usinsct Vcos sct 逐行倒相原理框圖如圖逐行倒相原理框圖如圖 1.34 所示。所示。圖圖1.34 逐行倒相原理逐行倒相原理 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 2. PAL 制相位失真的補(bǔ)制相位失真的補(bǔ)償原理償原理 在接收端為了能按照色在接收端為了能按照色度信號的本來相位正確地重度信號的本來相位正確地重現(xiàn)原來的色調(diào)，必須把現(xiàn)原來的色調(diào)，必須把 PAL 行的色度信號分量行的色度信號分量 FV 再重再重新倒回來，也就是將如圖新倒回來，也就是將如圖 1.36 所示的所示的 Fn1 行色度信行色度信號在接收機(jī)中必須再倒回到號在接收機(jī)中必須再倒回到與之相應(yīng)的與之相應(yīng)的 Fn 位置上，否位置上，

11、否則將失去原來的色調(diào)。則將失去原來的色調(diào)。圖圖1.36 相位失真的補(bǔ)償原理相位失真的補(bǔ)償原理 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 3. PAL 制色副載波的選擇制色副載波的選擇 為了使為了使 Y、FU、FV 三個(gè)信號頻譜錯(cuò)開，三個(gè)信號頻譜錯(cuò)開，PAL 制采用了制采用了1/4 行頻間置，為了減小行頻間置，為了減小 色度信號對亮度信號干擾的可見度，色度信號對亮度信號干擾的可見度，PAL 制色副載波又增加了制色副載波又增加了 25 Hz，稱半場頻偏置，即，稱半場頻偏置，即 fsc=（n-1/4）fH+1/2fV，n=284， fsc = 283.75fH +25Hz=4.43361875MHz4.43 MHz

12、 圖圖1.37 PAL制亮度信號與色度信號的頻譜關(guān)系制亮度信號與色度信號的頻譜關(guān)系 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 4. PAL 制色同步信號制色同步信號 PAL 制色同步信號作用是為接收機(jī)副載波振蕩器提供一制色同步信號作用是為接收機(jī)副載波振蕩器提供一個(gè)頻率和相位基準(zhǔn)，而且還攜帶著色度信號中個(gè)頻率和相位基準(zhǔn)，而且還攜帶著色度信號中N 行和行和 P 行的識行的識別信息。別信息。 產(chǎn)生產(chǎn)生 PAL 制色同步信號的方法是在發(fā)送端產(chǎn)生一個(gè)色同制色同步信號的方法是在發(fā)送端產(chǎn)生一個(gè)色同步選通脈沖，稱為步選通脈沖，稱為 K 脈沖。將脈沖。將 K脈沖以一定的極性分別加到兩脈沖以一定的極性分別加到兩個(gè)色差信號中，與色

13、差信號一起送入平衡調(diào)幅器。正極性的個(gè)色差信號中，與色差信號一起送入平衡調(diào)幅器。正極性的 K脈沖加入脈沖加入 V 平衡調(diào)幅器可以產(chǎn)生色同步信號的平衡調(diào)幅器可以產(chǎn)生色同步信號的 V 分量（分量（NTSC 行為行為90，PAL 行為行為90） ，負(fù)極性，負(fù)極性 K 脈沖加入脈沖加入 U 平衡平衡調(diào)幅器則可產(chǎn)生色同步信號的調(diào)幅器則可產(chǎn)生色同步信號的 U 分量（分量（180） ，兩個(gè)分量相，兩個(gè)分量相混合便形成了逐行交替變化（混合便形成了逐行交替變化（135和和135）的色同步信）的色同步信號，如圖號，如圖 1.38 所示。所示。PAL 制色同步信號可表示為制色同步信號可表示為 135sin21tFsc

14、B 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 圖圖1.38 PAL制色同步信號形成框圖制色同步信號形成框圖 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 5. PAL 制編碼器制編碼器 PAL 制編碼器是將三基色信號制編碼器是將三基色信號 E R 、 E G 、 E B 編制成編制成彩色全電視信號，其編碼原理框圖如圖彩色全電視信號，其編碼原理框圖如圖 1.39 所示。編碼過程所示。編碼過程如下：如下： 將三基色電信號將三基色電信號 ER、EG、EB 通過矩陣電路變成一個(gè)通過矩陣電路變成一個(gè)亮度信號亮度信號 EY 和兩個(gè)色差信號和兩個(gè)色差信號ER-Y、EB-Y。 亮度信號亮度信號 EY 通過通過 4.43 MHz 陷波器、放大、陷

15、波器、放大、0.6 s 延延時(shí)后再與行場同步信號、行場消隱信號時(shí)后再與行場同步信號、行場消隱信號 Es 相混合后，送往矩相混合后，送往矩陣電路。陣電路。 色差信號色差信號 ER-Y、EB-Y 經(jīng)頻帶和幅度壓縮后，得到經(jīng)頻帶和幅度壓縮后，得到 V、U 信號。信號。 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 V 信號與信號與K 脈沖混合，脈沖混合， 對副載波對副載波 Vcossct 進(jìn)進(jìn)行平衡調(diào)幅，行平衡調(diào)幅， 得到已調(diào)色度信號得到已調(diào)色度信號 F V和和V 路色同步信號分路色同步信號分量量 F BV ；U 信號與信號與 K 脈沖混合后，對副載波脈沖混合后，對副載波 sinsct 進(jìn)行進(jìn)行平衡調(diào)幅，得到已調(diào)色度信

16、號平衡調(diào)幅，得到已調(diào)色度信號 FU 和和 U 路色步信號分量路色步信號分量 FBU。這兩路信號疊加后得到色度信號這兩路信號疊加后得到色度信號 F 和色同步信號和色同步信號FB（或用（或用 B 表示）表示） 。 由發(fā)射端產(chǎn)生基準(zhǔn)色副載波由發(fā)射端產(chǎn)生基準(zhǔn)色副載波 sinsct ，并得到，并得到 V cos sc t。 色度信號（色度信號（F） 、色同步信號（、色同步信號（B） 、亮度信號、亮度信號（Y） 、輔助信號（、輔助信號（S）混合后形成彩色全電視信號）混合后形成彩色全電視信號 FBAS。 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 圖圖1.39 PAL制編碼器原理圖制編碼器原理圖 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 6

17、. PAL制解碼器制解碼器 逐行倒相正交同步解調(diào)原理逐行倒相正交同步解調(diào)原理 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 三、三、SECAM制制 SECAM 是是 1966 年由法國首先使用，年由法國首先使用， 它也是為了克服它也是為了克服 NTSC 制對相位失真敏感而設(shè)計(jì)的。制對相位失真敏感而設(shè)計(jì)的。SECAM 意為順序傳送與記意為順序傳送與記憶彩色信號。目前主要有法國及東歐一些國家使用。憶彩色信號。目前主要有法國及東歐一些國家使用。SECAM 制編碼原理框圖如圖制編碼原理框圖如圖 1.40 所示。所示。圖圖1.40 SECAM制編碼原理圖制編碼原理圖 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 SECAM 制的特點(diǎn)如下：制的

18、特點(diǎn)如下： 它也是傳送它也是傳送 EY、ER-Y、EB-Y 三種信號。每一行都傳三種信號。每一行都傳送亮度信號，而兩色差信號逐行順序按行輪換傳送。送亮度信號，而兩色差信號逐行順序按行輪換傳送。 由于每行只傳送一個(gè)色差信號，色度信號的間置不必由于每行只傳送一個(gè)色差信號，色度信號的間置不必要采用正交平衡調(diào)幅的方法，而采用調(diào)頻方式，分別用兩個(gè)要采用正交平衡調(diào)幅的方法，而采用調(diào)頻方式，分別用兩個(gè)不同頻率的副載波傳送兩個(gè)色差信號。不同頻率的副載波傳送兩個(gè)色差信號。 傳送傳送 ER-Y 的副載波頻率為的副載波頻率為 fSR= 282fH=28215 625 Hz=4.40 625 MHz 傳送傳送 EB-Y 的副載波頻率為的副載波頻率為 fSR= 272fH=27215 625 Hz=4.25 MHz 第一章 彩色電視基礎(chǔ)原理 SECAM 制不發(fā)送色同步信號，只傳送識別信號，而制不發(fā)送色同步信號，只傳送識別信號，而且識別信號不是每行都傳送，僅在每場期間給出且識別信號不是每行都傳送，僅在每場期間給出 9 行的行識行的行識別信號。因?yàn)閯e信號。因?yàn)?SECAM 制的色度信號采用調(diào)頻制，在彩色電制的色度信號采用調(diào)頻制，在彩色電視機(jī)解調(diào)時(shí)與視機(jī)解調(diào)