电视原理-传媒大学课件第4章(2009).pdf

1 第四章彩色电视信号第四章彩色电视信号 中国传媒大学 姜秀华 中国传媒大学 姜秀华 4.1 彩色电视制式概述4.1 彩色电视制式概述 ?由于发展彩色电视时，黑白电视已经相当普及，因 此要求彩色电视具有兼容性 由于发展彩色电视时，黑白电视已经相当普及，因 此要求彩色电视具有兼容性 ?兼容性：黑白电视机能够接收彩色电视信号，显示 为黑白图像 兼容性：黑白电视机能够接收彩色电视信号，显示 为黑白图像 ?逆兼容性：彩色电视机能够接收黑白电视信号，显 示为黑白图像 逆兼容性：彩色电视机能够接收黑白电视信号，显 示为黑白图像 ?兼容 性要求兼容 性要求 ?①彩色电视图像信号中要有代表黑白图像的亮度信号，同时还 要传送另外两个表示图像色调和饱和度的色度信号 ①彩色电视图像信号中要有代表黑白图像的亮度信号，同时还 要传送另外两个表示图像色调和饱和度的色度信号 ?②亮度和色度信号要共用一个频道传送，通道频率特性一致： 载频、带宽要相同 ②亮度和色度信号要共用一个频道传送，通道频率特性一致： 载频、带宽要相同 ?③相同的扫描方式、扫描频率，相同的行、场同步信号③相同的扫描方式、扫描频率，相同的行、场同步信号。

?目前世界上实际使用的模拟电视制式有目前世界上实际使用的模拟电视制式有 ?NTSC（（National Television System Committee）制、）制、 ?PAL（（Phase Alternation Line）制）制 ?SECAM（（Sequentiel Couleur Avec Memoire）制三种，它 们都具有兼容性 ）制三种，它 们都具有兼容性 4.2 亮度信号和色度信号4.2 亮度信号和色度信号 ?采用不同的显像三基色，会有不同的亮度方程采用不同的显像三基色，会有不同的亮度方程 ?NTSC三基色：三基色： ?混配出混配出1光瓦光瓦C白的三个基色的光通量为：白的三个基色的光通量为： ?1(Re)=0.299W, 1(Ge)=0.587W, 1(Be)=0.114 W ?亮度方程为亮度方程为 ?Y = 0.299Re + 0.587Ge + 0.114B ?简化为简化为Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B BGRY EEEE11 . 0 59. 03 . 0++= ? 最通用的是最通用的是NTSC三基色推得到亮度方程三基色推得到亮度方程 4.2.1 亮度信号亮度信号 4.2.2、色度信号4.2.2、色度信号 ?彩色电视信号中还需包含两个携带色度信息的信号。

选定这两个色度信号的选择原则是： 彩色电视信号中还需包含两个携带色度信息的信号 选定这两个色度信号的选择原则是： ?①两个色度信号与亮度信号之间是线性无关的；①两个色度信号与亮度信号之间是线性无关的； ?②两个色度信号不含亮度信息；②两个色度信号不含亮度信息； ?③两个色度信号与③两个色度信号与R、、G、、B三基色信号方便进行 线性转换 三基色信号方便进行 线性转换 2 ?色差信号：色差信号： ?R-Y =R -（0.30R + 0.59G + 0.11B） =0.70R - 0.59G - 0.11B R-Y =R -（0.30R + 0.59G + 0.11B） =0.70R - 0.59G - 0.11B ?G-Y =G -（0.30R + 0.59G + 0.11B） = - 0.30R + 0.41G - 0.11B G-Y =G -（0.30R + 0.59G + 0.11B） = - 0.30R + 0.41G - 0.11B ?B-Y =B -（0.30R + 0.59G + 0.11B） = - 0.30R - 0.59G + 0.89B B-Y =B -（0.30R + 0.59G + 0.11B） = - 0.30R - 0.59G + 0.89B ?三个色差信号中有二个是独立的，三个色差信号中有二个是独立的， ?常选用(R-Y)和(B-Y)两个色差代表色度信号。

常选用(R-Y)和(B-Y)两个色差代表色度信号 ?因为对大多数彩色来说，(G-Y)比(R-Y)和(B-Y)数值要小，如 选择(G-Y)对改善信噪比不利 因为对大多数彩色来说，(G-Y)比(R-Y)和(B-Y)数值要小，如 选择(G-Y)对改善信噪比不利 Y=0.30R + 0.59G + 0.11B R-Y=0.70R - 0.59G - 0.11B B-Y=- 0.30R - 0.59G + 0.89B ?从Y、R-Y、B-Y信号可以导出G-Y信号：从Y、R-Y、B-Y信号可以导出G-Y信号： ?可以证明:可以证明: )( 0.59 0.11 )( 0.59 0.30 YBYRYG−−−−=− ?R＝＝Y＋（＋（R-Y）） ?G＝＝Y＋（＋（G-Y）） ?B＝＝Y＋（＋（B-Y）） ?从Y、R-Y、B-Y、G-Y信号可以直接导出R、G、B信号从Y、R-Y、B-Y、G-Y信号可以直接导出R、G、B信号 ?将将R、、G、、B三个基色信号变成三个基色信号变成Y、、R-Y、、B-Y信号是由 矩阵电路完成的 信号是由 矩阵电路完成的 ?Y = 0.30R+0.59G+0.11B ?R- Y = 0.7R - 0.59G - 0.11B ?B-Y = -0.3R - 0.59G +0.89B 4.2.3 编码矩阵编码矩阵 可以证明：R、G、B信号电压 以 的比例组合成输出信号E 可以证明：R、G、B信号电压 以 的比例组合成输出信号E0 0,与 R ,与 R0 0无关无关 321 1 : 1 : 1 RRR ?当矩阵电路输出亮度信号当矩阵电路输出亮度信号Y时：时： 0.11:0.59:0.30 1 : 1 : 1 321 = RRR ?当矩阵电路输出色差信号当矩阵电路输出色差信号R-Y时：时： 0.11:0.59:0.70 1 : 1 : 1 321 = RRR （将（将G、、B信号倒相后再加入到矩阵电路）信号倒相后再加入到矩阵电路） ?当矩阵电路输出色差信号当矩阵电路输出色差信号B-Y时 ：时 ： 0.89:0.59:0.30 1 : 1 : 1 321 = RRR （将（将R、、G信号倒相后再加入到矩阵电路）信号倒相后再加入到矩阵电路） 4.2.4.亮度和色度信号的频谱4.2.4.亮度和色度信号的频谱 ?R、、G、、B、、Y 、、R-Y、、B-Y信号的频谱分布规律是相同的， 呈离散、梳齿状型，能量分布在 信号的频谱分布规律是相同的， 呈离散、梳齿状型，能量分布在nfH（主谱线）的周围，相 邻主谱线间有较大的空隙，在半行频的奇数倍处无信号能量。

（主谱线）的周围，相 邻主谱线间有较大的空隙，在半行频的奇数倍处无信号能量 3 ?电视信号频谱的高频部分代表了图像的细节电视信号频谱的高频部分代表了图像的细节 ? ? 人眼的视觉特性对亮度细节人眼的视觉特性对亮度细节人眼的视觉特性对亮度细节的分辨力高，对彩色细节的分辨 力低，只有亮度分辨力的1/5～1/4， 人眼的视觉特性对亮度细节的分辨力高，对彩色细节的分辨 力低，只有亮度分辨力的1/5～1/4， ?因为图像的细节、轮廓等部分对应于频谱中的高频；图象的 平坦部分和缓慢变化部分对应于频谱中的低频因此可降低 色差信号R-Y和B-Y的传输带宽； 因为图像的细节、轮廓等部分对应于频谱中的高频；图象的 平坦部分和缓慢变化部分对应于频谱中的低频因此可降低 色差信号R-Y和B-Y的传输带宽； ? ? 我国模拟电视标准规定：我国模拟电视标准规定：我国模拟电视标准规定：我国模拟电视标准规定： ? ? 色差信号色差信号色差信号色差信号(R(R(R(R- - - -Y Y Y Y、、、、B B B B- - - -Y)Y)Y)Y)带宽：带宽：带宽：带宽：0 0 0 0 ～～～～ 1.3 MHz1.3 MHz1.3 MHz1.3 MHz ? ? 亮度信号亮度信号亮度信号亮度信号Y Y Y Y信号带宽：信号带宽：信号带宽：信号带宽： 0 0 0 0 ～～～～ 6 MHz6 MHz6 MHz6 MHz 4.2.5 混合高频原理混合高频原理 ?由于低通滤波器会对色差信号引入一定的延时，所以在亮 度通道中加入了相应的延时予以均衡。

由于低通滤波器会对色差信号引入一定的延时，所以在亮 度通道中加入了相应的延时予以均衡 发端发端 显示端： 恢复显示端： 恢复R、、G、、B信号：信号： ?R=Y(0~6)+(R-Y) (0~1.3) =R (0~1.3） ）+Y(1.3~6) ?G= Y(0~6)+(G-Y) (0~1.3 ) =G(0~1.3) +Y(1.3~6) ?B= Y(0~6)+(B-Y) ( 0~1.3) =B(0~1.3 )+Y(1.3~6) ， ， ， ?混合高频原理：混合高频原理： ?利用人眼对彩色细节的分辨能力低的特点，利用人眼对彩色细节的分辨能力低的特点，亮度用亮度用亮度用亮度用 全带宽传输，色度只用较窄带宽传输全带宽传输，色度只用较窄带宽传输全带宽传输，色度只用较窄带宽传输全带宽传输，色度只用较窄带宽传输 ?由于低频对应于图象大面积平坦部分和缓慢变化部 分；高频对应于图像的细节、轮廓 由于低频对应于图象大面积平坦部分和缓慢变化部 分；高频对应于图像的细节、轮廓 ? ? 对于对于对于对于1.3 MHZ以下的图像信保证能重现出准确的色 度，对于 以下的图像信保证能重现出准确的色 度，对于1.3 MHZ以上的图像细节，用以上的图像细节，用亮度信号高亮度信号高亮度信号高亮度信号高 频部分的频部分的频部分的黑白细节来频部分的黑白细节来补充。

补充 ?混合高频原理混合高频原理相当于只需传送大面积彩色，并配以相当于只需传送大面积彩色，并配以相当于只需传送大面积彩色，并配以相当于只需传送大面积彩色，并配以 亮度细节，亮度细节，亮度细节，又称为亮度细节，又称为大面积着色原理大面积着色原理大面积着色原理它既能让彩色 图像的质量令人满意，又能减小传输信号的带宽， 有利于兼容性的实现 大面积着色原理它既能让彩色 图像的质量令人满意，又能减小传输信号的带宽， 有利于兼容性的实现 ?在彩色电视采用在彩色电视采用Y、、R-Y和和B-Y作为传输信号时，被传送图像 上每一像素的亮度信息全部由 作为传输信号时，被传送图像 上每一像素的亮度信息全部由Y信号代表，而信号代表，而R-Y、、B-Y两个 色差信号只携带图像的色度信息而不反映亮度，这一原理称为 恒定亮度原理 两个 色差信号只携带图像的色度信息而不反映亮度，这一原理称为 恒定亮度原理 ?恒定亮度原理的特点：恒定亮度原理的特点： ?在在Y、、R-Y和和B-Y三个信号中三个信号中,若若Y不变，而不变，而R-Y、、B-Y受到杂波 干扰有变化时，虽然会引起基色信号 受到杂波 干扰有变化时，虽然会引起基色信号R、、G、、B之间的比例变 化造成色度改变，但该像素显示的亮度是不会改变的。

之间的比例变 化造成色度改变，但该像素显示的亮度是不会改变的 ?但是由于但是由于γγ校正器的影响，使得恒定亮度原理在一定程度上失 效了实际上色差信号在传输过程中受到干扰或混入杂波，会 对图像的亮度也会产生一定的影响 校正器的影响，使得恒定亮度原理在一定程度上失 效了实际上色差信号在传输过程中受到干扰或混入杂波，会 对图像的亮度也会产生一定的影响 4.2.6恒定亮度原理恒定亮度原理 4.3 正交平衡调幅正交平衡调幅 4.3.14.3.1一般调幅一般调幅 4.3.24.3.2平衡调幅平衡调幅 4.3.34.3.3正交平衡调幅正交平衡调幅 4.3.44.3.4色度矢量幅度和相角所包含的信息色度矢量幅度和相角所包含的信息 4.3.54.3.5同步检波同步检波 4 4.3.1一般调幅原理4.3.1一般调幅原理 ?（（1）如果调制信号为单一频率信号）如果调制信号为单一频率信号 UΩ ΩcosΩ Ωt。