全电视信号组成及标准彩条（PDF46页）

视频技术基础电视原理电视原理PrincipleofPrincipleofTelevisionTelevision主讲：邓天平主讲：邓天平华中科技大学电子与信息工程系Email：[e-mail]视频技术基础课程安排1绪论2视觉特性与计色制4视频信号的处理5视频信号的传输6视频信号接收与显示2视频信号产生视频技术基础视频图像信号视频信号与电视图像的基本参数逐行扫描与隔行扫描CCD的光／电转换CCD像感器的抽样原理概述视频信号的产生视频技术基础2.6视频图像信号2.6.1视频图像信号2.6.2黑白图像信号的频谱2.6.3基色信号、亮度信号与色差信号2.6.4标准彩条信号视频技术基础五、全电视信号波形（时间域）1、一行全电视信号波形视频技术基础黑白全电视信号由图像信号、复合同步信号和复合消隐信号组合而成。为了使三者互不干扰，并且在接收端能够方便可靠地进行分离，黑白全电视信号按下列方式组成：1、图像信号安排在行、场扫描的正程，复合消隐和复合同步信号安排在行、场扫描的逆程。视频技术基础2、图像信号位于白色和黑色电平之间，复合消隐信号的电平规定比黑色电平稍黑。视频技术基础3、复合同步电平比复合消隐电平具有更黑的电平，即比黑还黑。这样复合同步信号与图像信号、消隐信号在幅度上有较大的差别，便于在接收端用简单的限幅器（即同步分离级），从全电视信号中分离出复合同步信号。视频技术基础2、一场全电视信号波形A、将图像信号、复合同步、复合消隐、槽脉冲和均衡脉冲等叠加，即构成黑白全电视信号，通常也称其为视频信号。B、我国现行电视标推规定：以负极性全电视的同步信号顶电平作为100％；则黑色电平和消隐电平的相对幅度为75％；白色电平相对幅度为10％～12.5％；图像信号电平介于白色电平与黑色电平之间。各脉冲的宽度为：行同步4.7μs；场同步160μs(2.5行，H表示行，V表示场)；均衡脉冲2.35μs；槽脉冲4.7μs；场消隐脉冲1612μs；行消隐脉冲12μs。视频技术基础视频技术基础NTSC制标准彩条信号波形图视频技术基础PAL制标准彩条信号波形图视频技术基础黑白全电视信号视频技术基础六、全电视信号频谱分析频谱，就是信号中所含的频率成份及其能量分布，即各频率成份的相对幅度。全电视信号的频谱，应是它所包含的主体信号(图像信号)与辅助信号的频谱之和，图像信号的谱有一定规律性。1、静止图像的频谱①只在水平方向有亮度变化的静止图像这种情况下，每个行扫描得到的图像信号都是一样的（以行频重复）。为了方便讨论，我们忽略了行逆程。根据傅立叶分析，频谱是线状谱，位于行频fH及其谐波nfH上。且n越大，能量（幅度）越小（对于我国，6MHz带宽最高谐波次数n=384）。视频技术基础视频技术基础②在垂直方向也有亮度变化信号仍然是以行频重复的，用二维傅立叶级数分解，可得频谱分布图。频谱成份为nfH±mfV，其频谱分布是离散谱线簇(谱线群)，主谱线为nfH。特点是信号能量集中在行频fH及其各次谐波nfH的主谱线上，n越大能量越小。在每个主谱线两旁存在着场频及其谐波的许多副谱线。m越大，副谱线能量也越小。视频技术基础视频技术基础③垂直方向有细节变化垂直方向有精细细节变化时，两场信号会有差异，其信号波形以帧为周期重复，故频谱成应为nfH±mfF（fF为帧频，25Hz）。由于垂直方向内容有不小的相关性，所以，帧间差引起奇数倍成份相对较小。视频技术基础视频技术基础2、图像信号的频谱待征①以行频及其谐波为中心,形成梳齿状的离散频谱。②随着行频谐波次数的增高，谱线幅度逐渐减小。这说明黑白图像信号的主要能量分布在视频信号的低频端。③实践证明，无论是静止或活动图像，行频主谱线两旁的副谱线谐波次数不大于20。按m=20计算，各谱线群所占宽度仅为2mfV＝20×20×50＝2kHz，相邻两主谱线间距为15.625kHz，可见各群谱线间存在着很大的空隙。视频技术基础图像信号的频谱视频技术基础七、基色信号、亮度信号、色差信号1、基色信号特点：2）实际系统中由于频带有限，不能直接传输三基色分量，而是传输亮度信号和色差信号。1）三路基色信号产生原理相同，幅度取决于三基色分量视频技术基础2、亮度信号1）彩色电视是在黑白电视的基础上发展起来的。在彩色电视的发展过程中，必然会在相当长的一段时间内，黑白电视与彩色电视同时并存的情况，所以必须研究彩色电视与黑白电视的“兼容”问题。2）所谓的兼容，就是黑白电视机可以收看到彩色电视系统所发射彩色电视信号（当然，所看到图像仍然是黑白图像。）；彩色电视机可以收看到黑白电视系统所发射黑白电视信号（当然，所看到图像也是黑白图像。）。视频技术基础3）兼容的必备条件A、所传送的彩色电视信号中应有亮度信号和色度信号两部分。色度信号包含了彩色图像的色调与饱和度等信息，被彩色电视机接收后，与亮度信号一起经过处理后显示出彩色画面。亮度信号包含了彩色图像的亮度信息，它与黑白电视机的图像信号一样，能使黑白电视机接收并显示出无彩色的黑白画面；另外，彩色电视机接收到黑白电视信号后，也能显示出与黑白电视机基本相同的图像。视频技术基础B、彩色电视信号通道的频率特性应与黑白电视通道频率特性基本一致。相同的频带宽度图像载频伴音载频图像和伴音的调制方式应黑白电视系统相同，且频道间隔相同(8MHz)。视频技术基础C、彩色电视与黑白电视应有相同的扫描方式及扫描频率，相同的辅助信号及参数。D、应尽可能地减小黑白电视机收看彩色节目时所受到（彩色信号的）干扰，以及彩色电视中色度信号对亮度信号的干扰。4）亮度信号形成(亮度方程）Y=0.30R+0.59G+0.11B视频技术基础3、色差信号1）由亮度方程：三个色差信号中只有二个是独立的，常选用(R-Y)和(B-Y)两个色差代表色度信号。这是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可得色差信号：R-Y=R-（0.30R+0.59G+0.11B）=0.70R-0.59G-0.11BG-Y=G-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R+0.41G-0.11BB-Y=B-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R-0.59G+0.89B视频技术基础在已知(R-Y)和(B-Y)的情况下，可以容易地求得(G-Y)。令：Y=0.30Y+0.59Y+0.11Y，并与亮度方程相减：0.30（R-Y）+0.59（G-Y）+0.11（B-Y）=0得：传送Y、R-Y、B-Y在接收端根据上式先用矩阵电路解出(G-Y)，再运算：(R-Y)+Y=R，(G-Y)+Y=G，(B-Y)+Y=B，即可恢复出基色信号。视频技术基础2）在传送黑白电视图像时，R、G、B应相等，因而色度信号为零。设R＝G＝B＝Ex，则利用亮度方程可求得：对于黑白电视信号，反映色度的信号为零，表明具有很好的兼容性。R-Y=Ex-Ex=0B-Y=Ex-Ex=0Y=0.30Ex+0.59Ex+0.11Ex=Ex视频技术基础在传送彩色图像时，三基色电压R、G、B不相同，若三个值都不为零，则说明该被传送的彩色是非饱和色，因为其中必然包含有由相等的三基色显所组成的白色成分。若三个值中有一个或两个为零，则所传送的彩色为饱和色。比如传送饱和黄色，R＝G＝1、B＝0，其亮度信号和色差信号分别为：Y=0.30+0.59=0.89，R-Y=1-0.89=0.11，B-Y=0-0.89=-0.89，此时，(R-Y)和(B-Y)均不为零。视频技术基础八、标准彩条信号1、作用标准彩条信号是由彩条信号发生器产生的一种测试信号。它是用电的方法产生的模拟彩色摄像机拍摄的光电转换信号，常用以对彩色电视系统的传输特性进行测试和调整。2、组成标准彩条信号是由三个基色、三个补色、白色和黑色，依亮度递减的顺序排列的8条垂直彩带。彩条电压波形是在一周期内用三个宽度倍增的理想方波构成的三基色信号。视频技术基础标准彩条信号有多种规范，如“100％幅度、100％饱和度”彩条，这种规范中白条电平为1，黑条电平为0，三基色信号的电平非1即0。但此类彩条色度信号幅度较大，与亮度信号叠加后会造成信号动态范围过大而产生失真。3、规范故我国规定使用75%幅度、100％饱和度信号作为标准测试信号。视频技术基础视频技术基础视频技术基础视频技术基础色别白黄青绿品红蓝黑RGB111110011010101100001000Y1.000.890.700.590.410.300.110.00R-Y0.000.11-0.70-0.590.590.70-0.110.00B-Y0.00-0.890.30-0.590.59-0.300.890.00100%幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值视频技术基础75%幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值色别白黄青绿品红蓝黑RGB1110.750.75000.750.7500.7500.7500.750.7500000.75000Y1.000.6680.5260.4400.3100.2250.0830.00R-Y0.000.083-0.526-0.4400.4400.526-0.0830.00B-Y0.00-0.6680.224-0.4400.440-0.2240.6680.00G-Y0.000.0830.2240.310-0.310-0.224-0.0830.00视频技术基础3、表示标推彩条信号还可以用另一种由四个数码表示的命名法。例如l00-0-100-0彩条信号、100-0-75-0彩条信号等。在四位数码中，各信号均指经γ校正后的信号。每一数字表示相应条的基色信号的百分比幅度，而基准则是组成白条的任一基色信号的幅度。视频技术基础第一和第二个数字分别表示组成无色条(白、黑条)的R、G、B的最大值和最小值；第三和第四数字分别表示组成各彩条的R、G、B的最大值和最小值。例如，若组成白条的基色信号的幅度为1，则100-0-75-0彩条的各基色幅度为：白条信号为1；黑条信号为0；对应的各彩条信号的最大值为0.75，最小值为0。视频技术基础彩条信号由四个数码命名时，其百分比幅度和饱和度可以这样计算：饱和度%=[1-(Emin/Emax)γ]×100%；幅度%=Emin/EW×100%。Emin和Emax分别对应彩条信号R、G、B的最大值和最小值；EW为白条所对应的R、G、B的信号幅度。视频技术基础本章应掌握内容1、光电转换原理（CCD，视像管）2、逐行扫描与隔行扫描（扫描光栅，扫描电流，二者比较）3、视频图像信号的基本参数（扫描参数、垂直分解力，水平分解力，图像对比度，灰度，图像带宽）4、视频图像信号的组成（图像信号，同步信号，消隐信号，开糟脉冲，均衡脉冲）5、图像信号的频谱6、亮度信号与色差信号7、标准彩条信号视频技术基础画出屏幕图像如图2－2、图2－4所示电视图像信号相邻两行正极性电视信号波形,并表明重复周期（画两个周期）。视频技术基础视频技术基础视频技术基础作业题：2.52.7视频技术基础QuestionsandAnswers