电视机原理与维修中级-5

彩色电视信号的传送（2）（一）彩色电视信号的编码@兼容制彩色电视传输系统黑白电视机已经有很长的历史，技术比较简单，已经广泛普及。彩色电视广播是在黑白电视广播的基础上逐步发展起来的，因此彩色制式都是在保留黑白电视标准的基础上加以发展，使其达到彩色电视与黑白电视互相兼容的目的。为了满足兼容，彩色电视信号必须满足如下要求：1、彩色电视信号应包含有亮度信号，即传送一个黑白电视的视频信号，以便黑白电视机接收。2、保留黑白电视机原有的各项技术标准。如扫描标准、同步方式、频道带宽、图像和伴音的调制方式等。3、在黑白电视频带内附加彩色信息（色度信号）及必要的辅助信号（色同步信号），要求彩色信号与亮度信号尽可能做到互不干扰。彩色电视信号的编码@同时制兼容彩色电视传送系统彩色摄像机摄取外界景物时，把景物图像分解成为R、G、B三中基色图像，并分别输出相应的基色电信号ER、EG、EB。这三种基色信号经编码后产生全电视信号EM，它通过传输通道到达接收端。彩色电视接收机接收到彩色全电视信号EMi由解码器进行解码，重新回复三个基色ERi、EGi、EBi,将它们加至彩色显像管，最后重现彩色。景物彩色摄像管编码器传输通道解码器彩色显像管EREBEGEMEMiErEbEg同时制兼容彩色电视传送系统彩色电视信号的编码彩色电视系统并不直接传送ER、EG、EB（以下简写为R、G、B）信号。这是因为图像的总频带将为18MHz，不经济实惠且不满足兼容要求。从兼容的要求看，黑白电视机需要接收的只是亮度信号电压EY（以下简写Y），R、G、B三个基色信号需组合出一个亮度信号。因此，广播用的彩色电视信号必须按兼容制的要求把三个基色信号先进行编码处理才能进行传输。@亮度信号和色度信号的组成利用色度学的原理和根据兼容制的有关规定，把R、G、B三个基色信号改组成为三个独立的新信号，以实现兼容制的彩色电视传输。这三个信号分别为亮度信号Y和两个色差信号R-Y、B-Y。这一过程通常称为基色信号的编码。在彩色接收黑白图像电视信号时，只接收Y信号，加至彩色显像管上R、G、B电压相等，荧光屏上红、绿、蓝三基色荧光粉显示的亮度比值应符合0.299：0.587：0.114，混合色结果为白色（黑白图像）彩色电视信号的编码@亮度信号Y：为了保证黑白电视的兼容，必须传送亮度信号Y。NTSC制标准规定显像三基色亮度公式为：Y=0.299R+0.587G+0.114B此公式可简写为：Y=0.3R+0.59G+0.11B。亮度信号Y是摄像管输出的三基色信号R、G、B的线性组合，注意系数0.3+0.59+0.11=1@色差信号R-Y、B-Y：既然已经传送代表亮度信号Y，代表彩色的色度信号应不包括Y信息，故可选用色差信号来传送色度信号。基色信号与亮度信号之差R-Y、B-Y、G-Y即为色差信号。三个色差信号只有两个是独立的，第三个可以由其余两个导出。故只须选择R-Y、B-Y这两个色差信号作为传输信号，它们合在一起代表色度信息。（0.3+0.59+0.11）Y=0.3R+0.59G-0.11BG-Y=－0.51（R-Y）－0.19（B-Y）,只须要通过矩阵电路把R-Y、B-Y信号倒相为-(R-Y)、-(B-Y)，并分别按系数要求作相应的衰减后再相加，便可得到G-Y信号。彩色电视信号的编码@编码公式：三个色差信号也可以由三基色信号组成。R-Y=R-(0.3R+0.59G+0.11B)=0.7R-0.59G-0.11BB-Y=B-(0.3R+0.59G+0.11B)=-0.3R-0.59G+0.89BG-Y=G-(0.3R+0.59G+0.11B)=-0.3R+0.41G-0.11B由上式可知，G-Y信号的数值较R-Y、B-Y要小，传输时对改善信噪比不利。故实际传输时不选用G-Y色差信号。@解码公式：在接收端，先解调出Y、R-Y、B-Y三个信号，然后用G-Y方程用R-Y和B-Y合成G-Y信号。最后将三个色差信号分别与亮度信号相加，便可得出三个基色信号。（R-Y）+Y=R（B-Y）+Y=B（G-Y）+Y=GRBRGRREBEREGRYRYRY相加EY亮度信号产生矩阵电路彩色电视信号的编码@高频混合原理：人眼对亮度细节分辨力高而对彩色的分辨力低。因此传送彩色图像采用大面积着色原理。图像的细节相当于信号的高频成分，大面积的图像则相当于信号的低频成分。Y通道传送全部视频带宽（0-6MHz），而代表色度信息的色差信号R-Y、B-Y可用较窄的频带（1.5MHz以下，我国使用的频带为1.3MHz）。在接收端，恢复R、G、B信号是一个宽频带的信号，其中较低的频率分量用来表示色度信号。而高频成分完全相同，都是由亮度信号代替的高频分量来代替，这就是高频混合原理。使用此原理，可以节省频带，减轻由于亮度信号和色度信号共用频带产生的相互干扰。A色度信号亮度信号01.56（MHz）色度和亮度信号频带示意图（二）标准彩条信号及分解@标准彩条信号在彩色电视机荧光屏上的显示共有8条等宽的彩色竖条图案，其彩色从左到右依次为白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑（如在黑白电视机荧光屏上，则显示为八条从左到右亮度依次递减的竖条）。标准彩条信号常用四位数码表示法，例如100/0/100/0彩条。第一和第二位数字分别表示组成白条和黑条的各基色信号的最大值和最小值，第三和第四位数字则分别表示组成各色条的相应各基色信号的最大值和最小值。信号彩条RGBYR-YB-YG-Y白1.01.01.01.0000黄1.01.000.890.11-0.890.11青01.01.00.70-0.700.300.30绿01.000.59-0.59-0.590.41紫1.001.00.410.590.59-0.41红1.0000.300.70-0.30-0.30蓝001.00.11-0.110.89-0.11黑0000000标准彩条信号及分解彩条和亮度及色差信号波形(100/0/100/0)黑EG0EB0ER0蓝绿紫红白黄青-0.59-0.70.41-0.59EG-YEB-Y0.11-0.8900.300.3-0.11-0.3-0.41-0.300.5900.890.59绿青黄白ER-YEY0.1100.8910.7红紫蓝黑0.590.7-0.1100.30.410.110（三）频谱交错原理@为了实现兼容，彩色电视的亮度信号Y应与黑白电视的视频信号完全相同（视频带宽为6MHz），而代表色度的两个色差信号只能与亮度信号共用额定的频带，通常称为图像信号的频带共用。但是，实际中亮度信号和色度信号频谱是相同的，整个谱线是以行频及其谐波为中心的主谱线和分布于它们两侧的帧频为间隔的副谱线组成。亮度信号的能量大部分集中在各条主谱线附近，并没有占满整个频带，谱线束的分布是稀疏的，占整个频带的40％～50％左右。利用副载波（4.43MHz或3.58MHz）调制的办法，将色度信号的频谱插入到亮度信号频谱的间隙中，在发送出去，这就是频谱交错或频谱间置。@一般图像信号的低频分量较大，而高频分量较小。亮度信号和色度信号的能量主要集中在1.5MHz以下的频带内。频谱交错原理@频谱间置原理图如图所示。F表示已调色度信号的谱线位置，它是色度信号经副载波fsc调制后插入至亮度信号的频谱中去。如亮度信号的频带为6MHz，则频谱中可以传送的最高行频谐波次数为6×106÷15625=384，而色度信号带宽如被压缩到1.3MHz，则其频谱中行频谐波次数为83次左右。实现频带共用，须尽量减少亮度信号与色度信号的相互干扰，必须选择合适副载波频率。如副载波选择在图像载频附近，解调后，干扰频率相当于电视信号的低频成分，荧光屏上显示较大尺寸的花纹，十分明显。反之，色度信号调制后，安置在远离图像载频处，解调后产生的干扰频率相当于电视信号的高频成分，所形成的干扰是极细密的花纹，这种干扰人眼不容易察觉出来，影响较小。尽管fsc靠近伴音载频，但由于伴音发射功率比图像发射功率小，且接收机设有伴音陷波电路，所产生的差拍干扰就比较弱。故色度信号安置在偏向伴音载频一端，副载波fsc频率一般选用4.43MHz或3.58MHz。频谱交错原理振幅12345亮度信号频谱的振幅－频率分布图图像载频亮度色度色度载频伴音载频（MHZ）兼容制频带共用配置图FFFFYYYYYYnH(n+1)H(n+2)H(n+3)H(n+4)H(n+5)Hsc+2Hsc+Hsc-Hsc-2Hsc频谱交错原理图