NTSC视频标准详解

15-4-8第1节NTSC概述--与网1/17网站首页|通用技术|热点专题|招聘求职|图书专栏|博客|技术论坛您的位置：文章内容加入收藏转发分享更新于2009-07-1115:22:49第1节NTSC概述世界上第一种彩色电视制式是在美国开发的。美国联邦通信委员会（FederalCommunicationsCommission，FCC）于1953年12月17日批准了这一传输标准，并批准从1954年1月23日开始广播。在开发彩色电视传输标准的过程中，美国国家电视制式委员会（NationalTelevisionSystemCommittee，NTSC）所做的大部分工作就是使之与（当时的）525行、60场/秒、21隔行白电视标准兼容。8.1.1亮度信息白亮度（Y）信号由gamma校正后的红绿蓝（R'G'B'）信号表示：Y＝0.299R'＋0.587G'＋0.114B'由于伴音副载波位于4.5MHz，所以要求彩色信号位于和白视频信号相同的带宽（0~4.2MHz）之内。基于经济上的考虑，NTSC还有另外一个要求，即白电视接收机必须能显示彩色电视广播的白部分，而彩色电视接收机也必须能显示白电视广播。8.1.2彩色信息眼睛对亮度的空间和时间变化最为敏感；所以仍然允许亮度信息覆盖全部的可用带宽（0~4.2MHz）。彩色信息由色调和饱和度信息表示，眼睛对彩色信息没有亮度信息那么敏感，所以彩色信息需要较少的带宽。色调和饱和度信息使用3.58MHz副载波传送、编码，以便接收机能够分离出色调、饱和度和亮度信息，并将它们转换回RGB信号来显示。尽管这样允许在和白电视信号相同的带宽内传送彩色信号，但是由于它们占用相同的频谱空间，所以如何经济地分离彩色信息和亮度信息这一难题仍然存在。为了传送彩色信息，我们使用了“色差”信号U和V或者I和Q：R'－Y＝0.701R'－0.587G'－0.114B'B'－Y＝-0.299R'－0.587G'＋0.886B'U＝0.492(B'－Y)V＝0.877(R'－Y)I＝0.596R'－0.275G'－0.321B'＝Vcos33˚－Usin33˚＝0.736(R'－Y)－0.268(B'－Y)Q＝0.212R'－0.523G'＋0.311B'＝Vsin33˚＋Ucos33˚＝0.478(R'－Y)＋0.413(B'－Y)为了避免传输过程中的过调制，在由（B'－Y）和（R'－Y）导出U和V的过程中使用了压缩系数。如果使用满量程的（B'－Y）和（R'－Y），那么调制后的色度信号电平将超出白电视发射机所支持的电平。实验证明，调制后的副载波幅度不超出Y信号幅度的20%（色电平以下，白色电平以上）是允许的。选择使用一个压缩系数，从而可以使75%彩条信号的最大电平位于白色电平位置上。各家IC厂商财报大PK诺西完成首个LTE切换测试Cree：LED供不应求是长期问题IBM给我们的启示在哪里中国首台千万亿次计算机诞生常用MCU产品选型高交会热点抢“鲜”看ADC设计全接触NILabVIEW2009助您超越wimax09：侃技术谈发展01.02.03.04.05.06.【经典推荐】[安捷伦出品]ADS200...【ADS中文视频教程(台湾)】[时长...【天线工程手册(PDF)版】[应广大...cygwin中文教程【射频通信和高速通信仿真软件】...【热门推荐】[微带天线]三本经典...与非网首页15-4-8第1节NTSC概述--与网2/17最初选择使用的是I和Q，这是因为它们相对于U和V，与色敏锐度的变化更为紧密。随着所观察物体尺寸的减小，人眼对彩色的感知也逐渐减小。小物体（覆盖的频率范围为1.3~2.0MHz），人们对它的彩色感知度很低。中等大小的物体（覆盖的频率范围为0.6~1.3MHz），如果沿着橙－青色轴再生，那么还是可以接受的。更大的物体（覆盖的频率范围为0~0.6MHz）就需要再生全部三种颜色。据此选择使用了I和Q带宽，并且通过旋转U和V色轴33˚得到首选的彩色再生色轴。表示绿－紫色轴的Q分量，带宽限制在大约0.6MHz以内。代表橙－青色轴的I分量，带宽限制在大约1.3MHz以内。将I和Q带宽分别限制在1.3MHz和0.6MHz以内的另一个优点，就是当对复合视频信号进行4.2MHz低通滤波产生不对称边带时，有利于减小这种不对称边带所产生的串扰。Q是一个双边带信号；而I则是不对称边带信号，这将有可能在I和Q之间产生串扰。Q为对称边带信号，所以不会对I产生串扰；因为Q信号带宽限制在0.6MHz以内，所以I串扰落在Q带宽之外。现在，通常使用带宽为1.3MHz的U和V信号，而不太使用I和Q信号。在广播过程中，0.6MHz以上的UV会产生串扰，然而，由于消费设备的NTSC解码器使用的是有限UV带宽，这种串扰通常是看不见的。图8-1示范了UV和IQ信号的矢量图。8.1.3彩色调制I和Q（或者U和V）使用两个相位正交的平衡调制器来调制3.58MHz的彩色副载波：其中一个调制器由正弦相位的副载波驱动，另一个调制器由余弦相位的副载波驱动。两个调制器的输出叠加在一起形成色度调制信号：C＝Qsin(ωt＋33˚)＋Icos(ωt＋33˚)ω＝2FSCFSC＝3.579545MHz(±10Hz)如果使用U和V取代I和Q，那么：C＝Usinωt+Vcosωt与副载波相关的色度相位携带着色调信息。色度幅度携带的是饱和度信息。另外，如果物体没有颜色（例如白色、灰色或者色物体），那么副载波将被抑制。8.1.4复合视的生成调制色度信息加上亮度信息以及合适的水平和场同步信号、消隐信息以及色同步信号信息就生成复合彩色视频波形，如图8-2所示。07.08.09.10.奉上《实用射频技术》【ADS中文视频教程(台湾)】[第一...【Agilent公司射频设计—视频教程...【ADS2005A视频讲解】[安捷伦公司...15-4-8第1节NTSC概述--与网3/17复合NTSC＝Y＋Qsin(ωt＋33˚)＋Icos(ωt＋33˚)＋时序如果使用U和V取代I和Q，那么：复合NTSC＝Y＋Usinωt＋Vcosωt＋时序所生成的复合视频信号的带宽如图8-3所示。只要在编码和解码处理过程中保持合适的彩色副载波相位关系，I和Q（或者U和V）信息就可以无失真地进行传送。在大多数水平同步脉冲之后，通常跟随一个色同步信号，色同步信号在一个特定的相位上包含副载波频率的9个周期，色同步信号为解码器提供参考信号，从而使解码器能够正确地恢复I和Q（或者U和V）信号。如图8-1中所示，色同步相位在－U色轴上定义。8.1.5彩色副载波率彩色副载波频率的选择受几个因素的制约。首先需要提供水平隔行扫描减小副载波的可视度，这就要求副载波频率FSC是1/2行频的奇数倍。第二个因素就是选择一个足够高的频率，生成一个可视度低的频谱交错模式。第三，允许0.6MHz带宽以下的I和Q（或者U和V）的双边带。选定的副载波频率为：FH＝(4.5×106/286)Hz＝15734.27HzFV＝FH/(525/2)＝59.94HzFSC＝((13×7×5)/2)×FH＝(455/2)×FH＝3.579545MHz所生成的FV（场）和FH（水平）扫描频率和白电视标准稍微有一点不同，但是位于容忍的范围之内，所以还是可以接受的。图8-4描绘了所得到的频谱交错图。15-4-8第1节NTSC概述--与网4/17亮度信号（Y）分量根据水平消隐处理过程进行调制，结果生成了间隔为FH的一束束的亮度信息。这些信号进一步被场消隐处理调制，使得亮度信号分量频率发生在NFH±MFV。N的最大值大约是277，将亮度信号限制在4.2MHz带宽以内。因此，亮度信息被限制在行频（FH）整数倍谐波范围区域内，每组谐波范围内都有距NFH29.97Hz水平帧频的附加频谱线。两组亮度频谱之间、频率处在1/2行频奇数倍处的频谱能量最小，所以用来传送色度信息。由于彩色副载波的谐频是（1/2）FH的奇数倍，所以它们之间相距FH，它和亮度信号有1/2行频的偏置，结果形成了一种上移的频谱交错模式。重复一个特定的采样点位置需要4个完整的场，如图8-5所示。8.1.6NC标准图8-6示范了几种常用的NTSC制式表示方法。字母M代表水平频和场频分别为525和59.94的白电视标准，它的视频带宽为4.2MHz，音频载波频率位于视频载波频率以上4.5MHz处，RF频道带宽为6MHz。NTSC指的是将彩色信息加入到白信号中的一种技术。表8-9中提供了详细的时序参数。15-4-8第1节NTSC概述--与网5/17多标准的模拟VCR通常使用NTSC4.43。水平和场的时序和（M）NTSC一致；彩色编码使用PAL调制格式，彩色副载波频率为4.43361875MHz。NTSC-J用于日本，除了在有效视频区间内没有消隐基底电平以外，其他和（M）NTSC一致。因此，有效视频的标称幅度值为714mV。逐行NTSC是一种262行、帧频为60帧/秒的NTSC，如图8-7所示。除了每帧有262行以外，这种格式和标准的（M）NTSC完全一致。8.1.7F调制图8-8、图8-9和图8-10描述了基带（M）NTSC复合视频转化为RF（RadioFrequency，射频）信号的基本处理过程。15-4-8第1节NTSC概述--与网6/17图8-8a示范了基带复合视频信号的频谱，它和图8-3类似。然而，图8-3出于简单考虑，只示范了上边带。0MHz位置处的“视频载波”记号只是作为一个与图8-8b进行比较的参考点。图8-8b示范了位于一个6MHz通道（例如3频道）内的音频/视频信号。视频信号通过低通滤波，滤去大部分下边带，再加入音频信息。图8-8c详细描述了针对立体声（BTSC）运算的音频副载波携带的信息。如图8-9和图8-10所示，模拟视频信号的后肩钳位（backporchclamping）（参见术语表）保证了后肩电平为常数，而与平均图像电平的变化无关。视频信号的白峰限幅（whiteclipping）防止调制信号低于10%；低于10%可能导致过调制，在电视接收机上产生蜂音。视频信号然后通过4.2MHz的低通滤波器滤波，随后驱动AM（amplitudemodulation，幅度调制）视频调制器。同步电平对应于100%调制，消隐电平对应于75%调制，而白色电平对应于10%调制。（M）NTSC制式为视频使用的IF（intermediatefrequency，中频）为45.75MHz。在这点上，音频信息叠加在副载波41.25MHz处。如图8-9所示，单声道音频信号被处理后去驱动FM（FrequencyModulation，频率调制）调制器，然后将FM调制器的输出叠加到IF视频信号中。作为残留边带滤波器，SAW滤波器滤波IF信号。混频器（或者增频变频器）将IF信号和期望的广播频率混合起来。混频过程中将产生和频与差频，因此使用一个带通滤波器将差频信号抽取出来。立体声音频（模拟）BTSC15-4-8第1节NTSC概述--与网7/17该标准由EIATVSB5定义，被公认为BTSC（BroadcastTelevisionSystemsCommittee，广播电视制式委员会）制式标准，如图8-10所示。使用这种制式的国家包括美国、加拿大、墨西哥和巴西等。为了使能立体声系统，L－R信息使用一个受抑制的AM副载