彩色電視信號(hào)

彩色電視信號(hào)

（一）電視信號(hào)頻譜特性

電視系統(tǒng)是通過(guò)行、場(chǎng)掃描來(lái)完成圖像的分解與合成的，盡管圖像內(nèi)容是隨機(jī)的，但電視信號(hào)仍具有行、場(chǎng)或幀的準(zhǔn)周期特性。通過(guò)對(duì)靜止圖像電視信號(hào)進(jìn)行頻譜分析可知：它是由行頻、場(chǎng)頻的基波及其各次諧波組成的，其能量以幀頻為間隔對(duì)稱地分布在行頻各次諧波的兩側(cè)。而對(duì)活動(dòng)圖像的電視信號(hào)，其頻譜分布為以行頻及其各次諧波為中心的一簇簇連續(xù)的梳狀譜，如圖07-03-3所示。

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圖07-03-3 ?活動(dòng)圖像電視信號(hào)頻譜

對(duì)于實(shí)際的電視信號(hào)，諧波的次數(shù)越高，其相對(duì)于基波振幅的衰減越大。在整個(gè)電視信號(hào)的頻帶中，沒(méi)有能量的區(qū)域遠(yuǎn)大于有能量的區(qū)域。根據(jù)這一性質(zhì)，彩色電視系統(tǒng)利用頻譜交錯(cuò)原理將亮度信號(hào)和色差信號(hào)進(jìn)行半行頻或1/4行頻間置，完成彩色電視中亮度信號(hào)和色度信號(hào)的同頻帶傳輸。我國(guó)采用的PAL-D制彩色電視信號(hào)，亮度信號(hào)帶寬為6MHz；在美、日等國(guó)采用的NTSC制電視系統(tǒng)中亮度信號(hào)帶寬為4.2MHz。由于人眼對(duì)于色度信號(hào)的分辨率遠(yuǎn)低于對(duì)亮度信號(hào)的分辨率，因此在彩色電視系統(tǒng)中色度信號(hào)的帶寬一般均低于1.3MHz，且調(diào)制在彩色副載頻上置于亮度信號(hào)頻譜的高端，以減少亮色信號(hào)之間的串?dāng)_。

視頻圖像信號(hào)的能量主要分布在行掃描頻率f_h及其各次諧波nf_h上,見(jiàn)圖07-03-4。而在兩相鄰頻率之間能量則很微弱，以至于可以將其看成是空白的。由于U和V色差信號(hào)是R、G、B的線性組合，因此頻譜遵循同樣的規(guī)律。根據(jù)視頻信號(hào)的頻譜特點(diǎn)。若選擇數(shù)值為半行頻奇數(shù)倍的副載頻f_sc，即使f_sc = ( 2 n + 1 ) f_h / 2，用f_sc來(lái)將兩個(gè)色差信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移，然后再與亮度信號(hào)Y疊加在起，色度信號(hào)的能量則剛好落在亮度信號(hào)頻譜的空白處，如圖07-03-4，這就是亮度信號(hào)與色度信號(hào)按頻譜交錯(cuò)間置的共頻帶傳送基本原理。

圖07-03-4? 亮度信號(hào)與色度信號(hào)的頻譜交錯(cuò)原理

選擇f_sc時(shí)的另一個(gè)需要考慮的問(wèn)題是,在色度信號(hào)不超出Y信號(hào)的上限頻率的前提下,將f_sc的數(shù)值盡量選高,如圖07-03-5所示。因?yàn)閒_sc越高，它對(duì)Y信號(hào)的干擾光點(diǎn)越細(xì)，能見(jiàn)度越低。另外，還要考慮到接收機(jī)中可能出現(xiàn)的副載頻與伴音載頻f_s之間的差拍干擾。為此要求f_sc與f_s之間的差拍頻率（f_sc－f_s）也等于半行頻的奇數(shù)倍，以降低干擾點(diǎn)的能見(jiàn)度。

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圖07-03-5? 共頻帶的亮度信號(hào)和色度信號(hào)頻譜

由于副載頻只有一個(gè)即f_sc，而作為調(diào)制信號(hào)的色差信號(hào)則有兩個(gè)U和V，因此，需對(duì)同載頻的兩個(gè)不同相位進(jìn)行兩相調(diào)制。在NTSC和PAL制中是將色差信號(hào)U和V調(diào)制在載頻f_sc的兩個(gè)正交相位上，因此叫正交調(diào)制。

亮、色信號(hào)同頻帶傳送所帶來(lái)的最大問(wèn)題是二者之間的干擾，為了降低這種干擾，需最大限度地抑制已調(diào)色差信號(hào)中不攜帶信息的功率，因此彩色電視中采用平衡調(diào)制的方法，將已調(diào)波中的載頻分量抑制掉，抑制掉載頻后的色差信號(hào)的平衡調(diào)幅波可表示為：

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在頻率域內(nèi)Y、U、V三個(gè)信號(hào)是交錯(cuò)間置的，而在時(shí)間域內(nèi)Y、U、V是疊加在一起的，再加上各種復(fù)原圖像所需的同步信號(hào)最終形成的信號(hào)我們稱其為全彩色電視信號(hào)，它們的帶寬就是原黑白電視所占用的帶寬。

（二）復(fù)合電視信號(hào)

包含亮度信號(hào)、色差信號(hào)和所有定時(shí)信號(hào)的單一信號(hào)叫做復(fù)合電視信號(hào)(composite video signal)，或者稱為全電視信號(hào)。圖07-03-6表示的是黑白全電視信號(hào)，而色差信號(hào)是通過(guò)彩色副載波調(diào)制之后和亮度信號(hào)混合得到，如圖圖07-03-7所示。

圖07-03-6 ?一個(gè)行周期的黑白全電視信號(hào)

圖07-03-7? ?彩色電視系統(tǒng)的水平消隱間隔

（三）分量電視信號(hào)

分量電視信號(hào)(component video signal)是指每個(gè)基色分量作為獨(dú)立的電視信號(hào)。每個(gè)基色既可以用RGB表示，也可以用亮度-色差表示，如YIQ，YUV。使用分量電視信號(hào)是表示顏色的最好方法，但需要比較寬的帶寬和同步信號(hào)。

（四）S-Video信號(hào)

分離電視信號(hào)S-Video(Separated video-VHS)是亮度和色差分離的一種電視信號(hào)，是分量模擬電視信號(hào)和復(fù)合模擬電視信號(hào)的一種折中方案。使用S-Video有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

① 減少亮度信號(hào)和色差信號(hào)之間的交叉干擾。

② 不須要使用梳狀濾波器來(lái)分離亮度信號(hào)和色差信號(hào)，這樣可提高亮度信號(hào)的帶寬。

復(fù)合電視信號(hào)是把亮度信號(hào)和色差信號(hào)復(fù)合在一起，使用一條信號(hào)電纜線傳輸。而S-Video信號(hào)則使用單獨(dú)的兩條信號(hào)電纜線，一條用于亮度信號(hào)，另一條用于色差信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)稱為Y/C信號(hào)。S-Video使用4針連接器，如圖07-03-8所示。具體的規(guī)格如表07-03-3所示。

圖07-03-8 ?S-Video連接器

表07-03-3? ?S-Video工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4針連接器規(guī)格

需要注意的是，請(qǐng)不要把S-Video和S-VHS (Super Video Home System)相混淆，S-VHS是高檔家用錄象系統(tǒng)。S-Video是定義信號(hào)電纜連接插座的硬件標(biāo)準(zhǔn)，S-VHS或者寫(xiě)成SVHS是加強(qiáng)性VHS電視錄象帶的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，提供的分辨率比VHS提供的分辨率要高一些，噪聲信號(hào)要低一些。S-VHS支持分離的亮度和色度信號(hào)輸入/輸出，取消了亮度和色的復(fù)合-分離過(guò)程。