彩色电视原理论文

彩色电视原理 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 院、系 滨江学院 专业 电子信息工程 姓名 韩彬彬 学号 20082305078 论文 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目 彩色电视的编解码 二,一一 年 六 月 十五 日 彩色电视的编解码 韩彬彬 南京信息工程大学滨江学院电子信息工程专业 南京 210044 摘要: 数字化技术的发展影响了现今几乎所有的行业～而对于数字电视业的影响更是前所未有的。自从1928年电视的实验开始到发展到现在的广播电视业正处于模拟信号走向数字化信号的改变中～这种改变是电视发展普及以来最大、最有力的一次技术革命。为此研究数字电视也成为一种必然的趋势与需要。由于数字电视所包内含的知识面很广～很难用简单的一篇几千字的文章就能将它阐述清楚～因而本文只摘取了其中一个方面的知识点去谈论----编解码技术。 关键字:编码;解码 彩色电视制式概述 彩色电视制式就是对彩色电视信号进行加工、处理和传输的特定方式。 目前世界上的电视系统分为3大基本体系:NTSC、PAL及SECAM。 NTSC:National Television System Committee(联邦电视规格委员会)，此规格由美国发明。 PAL:Phase Alternation Line(线相位交错)，由德国提出。 SECAM:séquential couleur a mé- moire (连续彩色记忆)，由法国所开发。 三种制式都是兼容制彩色制式，他们之间的最大区别在于对色差信号的传输与处理方式不同。 1、NTSC制 1954年美国正式广播的一种兼容彩色电视制式，也用于加拿大、日本等国。NTSC是美国国家电视制式委员会(National Television System Committee)的缩写。这种制式根据人眼分辨蓝、品红之间颜色细节的能力最弱，而分辨红、黄色之间颜色细节的能力最强的视觉特性,采用蓝、品红之间的色差信号Q和红、黄之间的色差信号 I来代替蓝、红色差信号U和V。用Q、I色差信号分别对初相角为 33?和123?的两个同频色副载波进行正交平衡调幅,以便于解码分离和抑制副载波,调制后的两个色差信号经混合组成色度信号。为在接收端对色度信号进行同步检波，须在发送端利用行消隐期间送出色同步信号。这种制式的特点是解码线路简单，成本低。 NTSC制主要特点 (1)色度信号编、解码方式最简单。 (2)容易实现亮、色度信号的分离。采用1/2行间置，使亮度信号与色度信号频谱以最大间距错开，亮度串色影响因之较小，故兼容性好. (3)无影响图像质量的行顺序效应。(4)色度信号的相位失真对重现图像的色调影响大，相位敏感性。 NTSC制编码器 通过对NTSC制彩色电视信号 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，得到NTSC制编码器方框图如图2.3所示: 图2.3 NTSC制编码器框图 在NTSC制编码器中，矩阵电路作用是把R、G、B三个基色信号进行线性变换，组合成Y、R-Y、B-Y三个信号。Y信号和R-Y、B-Y三个信号带宽不同，带来延时时间不等，因此在Y通道中加入了延时电路。低通滤波器作用是分别把R-Y、B-Y信号频带压缩到0—1.3MHz和0—0.5MHz。副载波移相90?，分别和R-Y、B-Y进行正交平衡调幅。 副载波f信号经移相180?和K脉冲进行平衡调幅，形成色同步信号。最后把Y、F、SC V、F及C信号混合，形成彩色全电视视频信号。 Ub NTSC制解码器 从彩色全电视信号中，通过线性和非线性电路解调出R、G、B三个基色信号来的色度信号处理电路，称为解码器。其方框图如图2.4所示。对照图2.3可以看出，解码器对信号处理过程和编码器相反。 图2.4中在Y和I通道中都接有不同的延时线，其作用是使Y和I信号与窄带的Q信号在时间上保持一致。为了抑制副载波f对亮度信号Y的干扰，在Y通道中接有f陷波电路。 SCSC 彩色全电视信号FBAS经过带通滤波器后，取出色度信号F和色同步信号Cb，经色同步选通电路选出色同步信号Cb，用Cb去同步副载波再生电路，使其输出相位分别为33?和123?的两路色副载波信号。这样Q信号和I信号与33?和123?副载波信号进行同步检波，解调出两个色差信号来，最后在解码矩阵电路中，与亮度信号进行线性变换，解调出R、G、B三个基色信号。 图2.4 NTSC制解码器方框图 2、PAL制 1963年联邦德国为降低NTSC制的相位敏感性而发展的一种制式，于1967年正式广播，也用于英国和中国等国。PAL是相位逐行交变(Phase AlternationLine)的缩写。这种制式用U、V色差信号分别对初相位为0?和90?的两个同频色副载波进行正交平衡调幅,并把V分量的色差信号逐行倒相。这样,色度信号的相位偏差在相邻行之间经平均而得到抵消。这种制式特点是对相位偏差不甚敏感，并在传输中受多径接收而出现重影彩色的影响较小。 PAL制主要优点 (1)克服了NTSC制相位失真敏感的特点。由于电视信号受到发送端与接收端传输系统非线形影响，非线形失真是不可避免的，尤其在传输过程中会产生微分相位失真，而这种失真与亮度电平有关。彩色电视信号是把色度信号叠加在亮度信号上传送的，对不同的彩色，亮度电平是不同的。所以NTSC制中，微分相位失真非常敏感。PAL制中利用接收端超声延时线的平均作用，使色度信号相位容限失真提高到?40?。 (2)PAL制色信号对不对称边带传输具有较强抗御能力。传输系统元器件的不稳定性，会造成色度信号在传输过程中抑制部分上下边带，从而又引入了相位失真。实践证明，PAL制彩色电视接收机中的超声延时线的频率特性，对这种不对称边带所造成的相位失真，有较强的抗御能力。 (3)多径接收对PAL制影响较小。多径接收是指接收天线获得的信号，既有发射台天线直射波信号，还包括来自一个或多个建筑物的发射波信号。前者称主波，后者称回波。回波对亮度信号的影响将产生双重或多重黑白图像。这种影响对不同制式的彩色电视有较大的差别，PAL制对多径接收影响最小。 PAL制主要缺点 (1)存在“百叶窗”效应。 (2)PAL制设备比NTSC制复杂、成本高。主要原因:处理PAL制信号比NTSC制复杂。 (3)彩色清晰度比NTSC制低。主要原因:PAL制色度信号在接收机中采取两行电平均，这对于相邻两行色度信号 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 有差别时，平均的结果，必然导致两行各自模糊，使垂直清晰度下降。 PAL制编码器 所谓编码，就是把三基色电信号R、G、B编制成彩色全电视信号的过程，编码器就是用来实现编码的电路。 PAL制的编码过程为: ?、将经过γ校正的R、G、B三基色电信号通过矩阵电路，变换成亮度信号Y和色差信号(R-Y)和(B-Y)。 (2)、为了减小亮度信号对色度信号的干扰，让Y信号通过一个中心频率为副载波频率f的陷波器并经过放大后与行、场同步及消隐信号相混合。此外，由于色差信号经滤波电SC 路会引起附加时延，为使亮度信号与色度信号能同时进入混合电路，需将亮度信号延时大约0.6us。 (3)、色差信号(R-Y)和(B-Y)经幅度加权和频带压缩后，得到已压缩信号U和V。色差信号V与+K脉冲混合后与?COS Wt副载波同时加入平衡调幅器，经平衡调幅电路输出SC 已调色差信号?F和色同步信号的F分量;色差信号U与-K脉冲混合后，对Sin wt平衡VbUSC调幅，得到已调色差信号F和色同步F分量。以上二色度信号分量与色同步信号分量混合UbU 后，最后得到色度信号F和色同步信号Fb。 为得到逐行倒相的正交副载波?COS Wt，需要设置90?移相、180?倒相和PAL开关SC 电路、逐行倒相的半行频(7.8KHZ)开关控制信号ф(t)。 K (4)、色度信号F、色同步信号F、亮度信号Y与消隐信号A、同步信号S经混合电路b 后输出彩色全电视信号FBAS。 PAL编码器方框图见图2.5所示: 图2.5 PAL制编码器方框图 摄像机输出的R、G、B三个基色信号，通过编码矩阵电路，变换成R-Y、B-Y、Y三个信号。与NTSC制一样，为了兼容，减少R-Y、B-Y对Y信号干扰，R-Y、B-Y经过低通滤波电路，只保留0—1.3MHz的色度信号，再混入不同极性K脉冲，以便产生色同步信号。副载波f直接送入B-Y平衡调幅器。另一路经移相90?并经逐行倒相后送入R-Y平衡调幅器。 SC 在亮度通道中，接入了一个以4.43?1.3MHz陷波电路，其目的是减少色度信号对亮度信号的干扰。由于色度信号经低通滤波器及平衡调幅器后，必然引起附加延时，为使色度信号和亮度信号混入时间上的一致性，在亮度通道中接入了一个延时电路。最后把亮度信号(Y)、色度信号(C)、色同步信号(S)、复合同步、复合消隐信号(A)混合，形成PAL制彩色全电视视频信号。 PAL制解码器 把彩色全电视信号(FBAS)还原成三基色电信号的过程称为解码，解码是编码的逆过程。 PAL制解码器有许多种，如PAL(简单解码)、PAL (锁相解码)、 PAL(延迟解码) 等。其SND 中 PAL应用较广，这种解码器中用超声延迟线构成梳状滤波器(该滤波器的频率特性像梳D 齿，由此而得名)，它将色度信号分离为FF和?两个色度分离。梳状滤波器主要有超声UV 延迟线、加法器和减法器三部分电路组成。PAL解码器主要包括亮度通道、色度通道、基D 准副载波恢复及基色输出矩阵电路四大部分。 PAL制解码器方框图如图2.6所示: 图2.6 PAL制解码器方框图 3、SECAM制 1967年在法国正式广播,也是为改善NTSC制的相位敏感性而发展的一种兼容彩色电视制式，还用于苏联和一些东欧国家。SECAM 是顺序传送彩色和存储(Séquential Couleurà Mémoire)的缩写，是在同时传送亮度、色度信号的情况下，发送端对红、蓝色差信号分别逐行依次传送。但在接收端解码时，需要同时有亮度和红、蓝色差信号才能还原出红、绿、蓝三基色信号，因此在接受解码器中利用延迟线将收到的其中一个色差信号储存一行的时间，再与下一行收到的亮度(已在发端延迟一行)和另一 个色差信号一起组成三个用作解码的信号。色度信号由红、蓝两个色差信号分别对有一定频率间隔的两个色副载波调频而成。这种制式的特点是受传输中的多径接收的影响较小。 SECAM制的主要特点 1)在NTSC和PAL制中，两个色差信号是同时传送的。SECAM制与它们不同，两个色( 度信号不是采用同时传送，而是采用了顺序传送的方法。比如，第n行传送(R-Y)，第n+1行传送(B-Y)，„„这样，由于两色度信号不同时出现，就从根本上消除了两色度信号间的相互串扰的问题。此外，由于亮度信号Y仍是每行都传送的，即存在Y与(R-Y)或(B-Y)同时传送的问题。从这个意义上来说，SECAM制又常被称为顺序---同时制、而NTSC制和PAL制的Y、(R-Y)、(B-Y)三个信号是同时传送的，因而被称为同时制。 (2)SECAM制中，发送端对(R-Y)和(B-Y)两个色差信号采用了行轮换调频(FM)的方式。因之，在接收端需采用一个行延迟线，使每一行色差信号可以使用两次。在被传送的一行及未被传送的下一行(经过行延迟后)再使用一次，从而填补了未被传送的一行所缺的色差信号，这一处理方法称为存储复用技术。 对色差信号采用调频制具有如下优点:第一，传输中引入的微分相位失真对大面积彩色的影响减小，故微分相位容限可达?40?;第二，由于反映色差信号幅度的调频信号的频偏不受非线性增益的影响，所以色度信号不受振幅失真及幅度型干扰的影响;第三，由于不采用正交平衡调幅、因此也不必传送色度副载波的相位基准信息。 (3)为了传送两个色度分量，就必须采用两个副载波频率。由于已调频波的瞬时频率会随图像内容而变化，所以也无法实现亮度信号与色度信号的频谱间置，因而彩色副载波会对画面产生较严重的光点干扰。为减小这一干扰，SECAM制采用了对彩色副载波强迫定相的方法。具体定相措施如下: ?逐场倒相，即相邻场的彩色副载波相位相反; ?三行倒相，即每逢三行将彩色副载波倒相一次。通过这些强迫定相措施，再加上相邻行的彩色副载波具有不同的频率，就可使彩色副载波干扰的光点可见度下降，从而改善兼容性。 (4)SECAM制逐行轮换传送色差信号，使彩色垂直清晰度下降。对有垂直快速运动的画面，其影响将有比较明显的反映。 此外，SECAM制也存在着行顺序效应，且属于行顺序工作的原理性缺陷。而PAL制与之不同，只是在存在误差的情况下引起串色，才表现出行顺序效应。 SECAM制编码器 SECAM制编码器框图如图2.7所示: 图2.7 SECAM制编码器框图 摄像机是把彩色图像分解成三个基色信号R、G、B。通过矩阵电路，形成Y、R-Y、B-Y三个信号。但后两者两个色差信号增益是不相等的。目的在于为了后面可以用限幅器和频率调制器进行信号处理。 在SECAM制中，R-Y用D表示、B-Y用D表示。两路增益之比D/D=230/280。半行频开RBRB 关是逐行选送D和D，以及识别脉冲。两个色差信号经低通滤波器把信号频率(限制)压RB 缩在0—1.5MHz之内，然后进行预加重处理，形成D′、D′信号。 RB 在编码矩阵内，除了形成Y和D′、D′外，还要送入9个行频梯形脉冲识别信号，以RB 相反的极性分别与D′、D′混合。 RB 限幅器的作用是:D和D经视频预加重后，对出现幅度过大的尖顶进行限幅，然后进入RB 频率调制器。频率调制器有一个锁相环路，通过半行频开关和由行消隐控制的门电路，使调制器输出的副载波轮流与f、f两个基准副载波在行消隐期间进行相位比较，使行消隐期SRSB 间输出频率被锁定在两个基准频率f、f上(f=4.406MHz，f=4.250MHz)。调频的色副载SRSBSRSB 波经过倒钟行特性的高频预加重网络，混合输出。在亮度通道中混入复合同步信号和消隐信号，在亮度通道中加入4.43MHz陷波电路，抑制掉亮度信号中4.43MHz附近信号，以免对亮度信号产生干扰。再经过延时与已调频色度信号混合，最后输出SECAM制彩色全电视信号。 SECAM制解码器 SECAM制解码器框图如图2.8所示: 2.8 SECAM制解码器方框图 色度信号通过具有钟形幅频特性的带通滤波器，将色度信号选出并作高频去加重处理，因而减小了杂波和亮度干扰。被送出的D′和D′信号经延时线DL和电子开关的存储复用RB 电路，形成了二路同时并存的D′和D′信号，然后分别经限幅和各自的鉴频解调，解调出RB 色差信号经视频去加重后进入矩阵电路，恢复R、G、B三个基色信号，去激励显像管，重现图像。 色同步电路从矩阵电路取得场消隐期间传送的9个行识别信号。由识别信号极性，控制识别电路是否送出一个场触发脉冲使开关状态改变。这个触发脉冲出现在场消隐结束，因而保证每场开始时，电子开关以正确的状态由半行频脉冲操纵工作。 参考文献: [1]杨琳,张锟生,杨怀祥.《彩色电视原理》.东南大学出版社,2008. [2]林春方.《彩色电视机原理与维修》.机械工业出版社,2008. [3]刘琼发,王远沪.《彩色电视原理和接收机》.广东高等教育出版社,1989. .