制编码原理

课程设计说明书第II页目录1绪论.................................................................................................................................11.1课题描述..............................................................................................................11.2PAL彩色电视机的组成原理和基本框图...........................................................12彩色电视机三大制式特点.............................................................................................22.1NTSC制的特点....................................................................................................22.2SECAM制特点....................................................................................................32.3PAL制及其特点...................................................................................................33PAL制原理......................................................................................................................44PAL制编码原理..............................................................................................................54.1逐行倒相..............................................................................................................54.2PAL调制原理.......................................................................................................64.3PAL制频谱间置原理..........................................................................................75PAL解码原理..................................................................................................................85.1色同步信号和色度信号的分离..........................................................................95.2色度信号的两个分量FU、FV的分离..................................................................95.3同步检波将FU、FV分量解调为U、V信号......................................................105.4解码矩阵将Y、U、V信号还原为三基色信号................................................116梳状滤波器解码原理...................................................................................................11总结..................................................................................................................................15致谢..................................................................................................................................16参考文献..........................................................................................................................17课程设计说明书第1页1绪论1.1课题描述目前，有三种兼容制彩电制式，即NTSC制、PAL制和SECAM制。实用中的广播电视都采用黑白与彩色电视可以互收的“兼容”方式，即所谓兼容制。兼容制再发端对三基色信号进行编码，从而获得一个黑与白的电视信号相类似的亮度信号，同时还得到一个包含色度信息的色差信号。收端经过解码后又可以恢复出原三基色信号，从而完成彩色电视信号的传输，正式上述的亮度信号解决了黑白与彩色电视的兼容问题。PAL是PhaseAlternationLine(逐行倒相)的缩写。它是对色度信号采用正交平衡调幅的基础上,使其中一个色度分量(FV分量)逐行倒相。其基本出发点就是在发送端周期性地改变彩色相序，而在接收端采用平均措施。就可以减轻传输相位差带来的影响。目前这一制式在世界上采用的国家和地区最多。本课题将通过结合彩色电视信号分析彩色电视制式中我国采用的PAL制的编码器和解码器。典型的PAL－D彩色电视机电路主要由公共通道、伴音通道、解码电路、图像重显电路、控制电路和电源电路等部分组成。PAL制使彩色相序逐行改变，使串色极性逐行取反，加之梳状滤波器在频域的分离作用，使串色大为减小。又由于人眼的视觉平均作用，就使得传输失真不再对重现彩色图像的色调产生明显的影响。1.2PAL彩色电视机的组成原理和基本框图PAL彩色电视机主要有公共通道、伴音通道、解码电路、图像重显、电源电路等部分组成。整体方框图如图1所示。伴音信号的分离方法及处理与黑白电视机相同。图像信号各种成分的分离,首先是利用频率分离的方法,将视频低端的亮度信号、复合同步信号与高端的色度信号、色同步信号分开然后用幅度分离的方法,将复合同步信号和亮度信号分开,用时间分离的方法,将色度信号和色同步信号分开最后,再用频率和相位双重分离的方法,将色度信号中的两个正交分量U、V信号分开,信号处理的过程要比黑白电视机复杂,因此,系统组成的方框图也有所不同。课程设计说明书第2页图1PAL彩色电视机的基本框图伴音信号采用调频方式,与图像信号在频域上是分开的,经6.5MHz的带通滤波器取出伴音信号,再通过伴音中放、鉴频及功放至扬声器,还原成声音。同时,为防止伴音干扰图像,采用6.5MHz的陷波器,将伴音信号去除得到彩色全电视信号。亮度通道主要由4.43MHz陷波器、轮廓校正、黑色电平箝位、亮度延时和视频放大等电路组成。它的任务是将亮度信号Y从彩色全电视信号中分离出来,经过放大和处理后,与色度通道解调出的色差信号R-Y、B-Y一起送给解码矩阵电路,以求出基色信号R、G、B,分别激励彩色显像管的相应阴极而实现彩色的重现。2彩色电视机三大制式特点2.1NTSC制的特点NTSC制于1953年在美国开始广播,是较早应用于彩色、黑白兼容的彩色电视制式。为了压缩频带,又能获得良好的图像质量,NTSC制有如下的特点：(1)NTSC制采用的频带宽度为4MHz,扫描行数为525行,扫描场数为60场,可以与原黑白电视相兼容。(2)根据人眼的视觉对亮度细节较敏感,对彩色细节不敏感的特性,将亮度信号以宽频课程设计说明书第3页带传送(0～4MHz),以窄带传送(0～1.5MHz)色度信号。(3)采用频谱间置技术,副载频选为fSC=3.579545MHz(4)选用Y、I、Q作为传输信号,其中Y仍为亮度信号,I、Q为色差信号,它是色差信号(R-Y)和(B-Y)的一种线性组合。它们之间的关系由下式确定:I=0.877(R-Y)cos33°-0.493(B-Y)sin33°Q=0.877(R-Y)sin33°+0.493(B-Y)cos33°2.2SECAM制特点SECAM制是为了克服NTSC制相位失真的缺点而由法国人研制出来的。主要特点如下：(1)在SECAM制中,传输信号仍采用亮度信号Y,色差信号(R-Y)和(B-Y),但两色差信号不是和亮度信号同时传送的,而是将两个色差信号(R-Y)和(B-Y)逐行轮换对两个副载波(f1=4.025MHz,f2=4.40625MHz)进行调频后,并叠加在逐行传送的亮度信号上一起传送的。也就是说,在第n行时传送(R-Y)调频信号,第n+1行时传送(B-Y)调频信号,而亮度信号则是每一行都传送,在任一行时间内,SECAM制信号中,只存在一个亮度信号和某一个色差信号。所以不会发生互相串色的现象。(2)在SECAM制中,由于色差信号对彩色副载波采用了调频方式,并且调频信号在进行频率检波之前,可以进行限幅,所以,色度信号对相位失真不敏感。(3)在SECAM制中,色度信号采用了调频制,由于调频为连续频谱,故不能采用副载频偏置以实现色度信号和亮度信号的频谱交错,因而其兼容性比NTSC制和PAL制稍差一些。2.3PAL制及其特点PAL制也是为了克服NTSC制相位敏感性于1962年在原西德研制出来的一种兼容彩色电视制式,实际上它是NTSC制的一种改进。这种制式将在下节详细叙述。其特点如下：(1)采用色差信号(R-Y)和(B-Y)作为色度信号的两个分量,都用0～1.5MHz的带宽,双边带方式传送。(2)传送时,将两个色差信号之一的(R-Y)信号逐行倒相180°,接收后再将(R-Y)信号课程设计说明书第4页相位复原。由于将(R-Y)信号逐行倒相180°进行传送，则在相邻行上的相位误差可以相互补偿,当出现微分相位失真时，可以保持色调不变。3PAL制原理PAL制于60年代初期联邦德国研制成功，我国也采用PAL制。所以按照其特点PAL制又可称之为“逐行倒相正交平衡调幅”制。平衡调幅又称为抑制载波调幅，抑制载波调幅可以抑制色度信号对亮度信号的干扰并节省发射功率。设用色差信号UR-Y=(R-Y)coswt对载波uSC=USCcosωSCt进行调幅，则调幅后信号的数学表达式为：平衡调幅波有如下特点：(1)平衡调幅波不含载波分量。(2)平衡调幅波的极性由调制信号和载波的极性共同决定，如两者之一反相，平衡调幅波的极性反相；色差信号(调制信号)通过0值点时，平衡调幅波极性反相180°。(3)平衡调幅波的振幅只与调制信号的振幅成正比，与载波振幅无关。传送图像的色差信号为零时，平衡调幅波的值也为零，这样可以节省发射功率，减少了色度信号对亮度信号的干扰。图2（a）是正交平衡调幅器方框图，由两个平衡调幅器、一个副载波90°移相器和一个线性相加器组成。图2正交平衡调幅器方框图色度信号的振幅和相角之中包含了彩色图像的全部色度信息，振幅Fm取决于色差[()()