彩色电视的基本原理

彩色电视的基本原理
彩色电视的基本原理
§3.1 色度学基础
一、彩色三要素
1、亮度：彩色的明暗程度
2、色调：
彩色的种类
3、色饱和度：
彩色的浓淡（被白光冲淡的程度）色度二、三基色原理
例：R ＝G ＝B ＝1（基色单位）时R ＋G
＝黄
G ＋B
＝青
R ＋B
＝紫
R ＋G ＋B
＝白
几乎所有彩色光都可由不同比例的红、绿、兰三基色光混合得到彩色三角形
红
黄
青
紫
兰
绿
白
电子技术学习与交流（ＱＱ群９２５２３１５７）
三、亮度公式
系数意义：彩色中各基色分量对亮度的贡献例1：100%饱和度100%幅度彩条图像各颜色的亮度
某彩色亮度
Y ＝0.3R ＋0.59G ＋
0.11B 白黄青绿紫红兰黑
亮暗
1
0.89
0.7
0.59
0.41
0.3
0.11
E Y
白色：Y ＝0.3X1＋0.59X1＋0.11X1＝1黄色：Y ＝0.3X1＋0.59X1＝0.89绿色：Y ＝0.59X1＝0.59
青色：Y ＝0.59X1＋0.11X1＝0.7（NTSC ）
紫色：Y ＝0.3X1＋0.11X1＝0.41红色Y ＝0.3兰色Y ＝0.11设R ＝G
＝B
＝1
彩条的亮度电信号（正极性）
例2：某彩色R'＝G '＝B '＝0.8
Y ＝0.3X0,8＋0.59X0.8＋0.11X0.8＝0.880 %幅度灰色例3：某彩色
R ＝1
G ' ＝B '＝0.2
可表示为0.8R ＋0.2（R ＋G ＋B ）
Y ＝0.3X0.8＋0.2＝0.44
某彩色R ' ＝G '＝0.8 B '＝0.2该彩色可表示为0.6（R ＋G ）＋0.2（R ＋G ＋B ）
计算得Y ＝0.73
黄色80 %幅度饱和度为
该色为红色100%幅度80%饱和度（粉红色）
%75%1002
.06.06
.0=×+
白
黄青绿紫红
兰黑
E R 1
00
1
E B 0
1
1
11
E G 0
1
E Y
§3.2 彩色图像的分
解与重现
＝
白黄青绿紫红兰
黑
彩条图像＋
＋
兰基色图像
绿基色图像
红基色图像
二、彩条图像中的三基色信号波形一、彩条图像的分解
§3.3 兼容制彩色电视制式
3.1兼容性对彩色电视信号的要求
1、图像信号由亮度和色度两种信号组成
2、色度与亮度易于分离，色度对亮度干扰小
3、频带宽度与黑白电视信号相同
4、复合同步信号、复合消隐信号、扫描制式与
黑白电视信号相同
5、图像载频、伴音载频与黑白电视信号相同。

3.2彩色广播电视系统为实现兼容采取的措施－、接收机中设置亮度和色度两个通道
二、传送亮度信号Y 和色差信号R －Y 、B －Y 由Y ＝0.3R ＋
0.59G ＋0,11B
Y ＝0.3Y ＋0.59Y ＋0.11Y 得
G －Y ＝－0.51（R －Y ）－0.19（B －Y ）∵黑白电视图像信号中R ＝G ＝B
∴Y ＝0.3R ＋0.59G ＋0.11B ＝R ＝G ＝B ∴R －Y ＝B －Y ＝0，对黑白信号无干扰
接收黑白图像信号时
绿差信号G －Y 获得方法：
0.59(G －Y)＝－0.3（R －Y ）－0.11（B －Y ）
用电阻矩阵
2、色差信号的波
形
白黄青绿紫红兰黑
E R
E G
E B
E Y
100
00
1
11
11
1
E R-Y
E B-Y
E G-Y
1、传送Y、R－Y、B－R的优点
⑴兼容性好
⑵G－Y易于恢复
⑶能实现恒定亮度原理
淡紫偏红色
例：R＝0.7，G＝0.4、B＝0.5
计算得Y＝0.5 R－Y＝0.2 B－Y＝0
可表示为0.3R＋0.1B＋0.4（R＋G＋B）
设传输通道失真：
Y不变，但R－Y＝0.3 B－Y＝0.2
接收端R＝0.8、G＝0.309、B＝0.7 有彩色Y＝0.3X08＋0.59X0309+0.11X0.7=0.5不变三、频带压缩与频谱间置
（一）色差信号带宽 1.3MHz 窄带图像色调和色饱和度
亮度信号带宽6MHz 宽带图像明暗和清晰度（二）频谱间置（色度信号安插在亮度信号频谱空隙处）
1、亮度信号和色差信号的频谱
调制波u Ω=U Ωm sin Ωt 载波u SC =U m sin ωSC t
平衡调幅波u DSB =U Ωm U m sin Ωt sin ωSC t
=1/2U Ωm U m cos(ωSC ?Ω)t ?1/2U Ωm U m cos(ωSC +Ω)t 平衡调幅波表达式
2、色差信号信号的调制（频谱搬迁）
⑴
平衡调幅和平衡调幅波的特点①不含载波分量
②调制信号过零点，平衡调幅波反相
180°。

调制信号为零时平衡调幅波也为零③需用载波信号对平衡调幅波峰值取样
解调出原调制信号（同步检波）
④取样载波相位与平衡调幅波相位
相差90 °时，解调输出为零。

⑵正交平衡调幅(NTSC 方式)
V ＝0.877（R －Y ）对COS ωSC ｔ平衡调得F V ＝V COS ωSC ｔ色度信号F V 分量U ＝0.493（B －Y ）对SIN ωSC ｔ平衡调幅，得F U ＝U SIN ωSC ｔ
色度信号F U 分量色度信号
F ＝F U ＋F V ＝U SIN ωSC ｔ＋V COS ωSC ｔ
NTSC 方式F 与Y 频谱间置图
V ＝0.877（R －Y ）U ＝0.493（B －Y ）F ＝F U ＋F V
＝U SIN ωSC ｔ＋V COS ωSC ｔ
⑶逐行倒相正交平衡调幅（PAL 制）
第N 行对c os ωSC ｔ平衡调幅,得F V ＝V cos ωSC ｔU ＝0.493（B －Y ）对sin ωSC ｔ平衡调幅，得F U ＝U sin ωSC ｔ色度信号F U 分量
色度信号F ＝F U ±F V ＝U sin ωSC ｔ±V cos ωSC ｔ
第N ＋1行对－cos ωSC ｔ平衡调幅，得－F V ＝V cos ωSC ｔV ＝0.877（R －Y ）
色度信
号±F V
分量
PAL 方式F 与Y 频谱间置图
±F V K (t)V COS
SC t
令±V=K (t)V
PAL 色度信号＝U SIN ωSC ｔ±V COS ωSC ｔ中F ＝F U ±F V (1/4行频间置)
PAL 制色度信号F ＝F U ±F V ＝U SIN ωSC ｔ±V COS ωSC ｔ4、色度信号的矢量表示
例：红色R ＝1B ＝0G ＝0Y ＝0.3
V ＝0.877（R －Y ）＝0.877X0.7≈0.6139
U ＝0.493（B －Y ）＝0。

493X （－0.3）≈－0.193
得F ｍ＝0.63接收端解调色度时，将PAL 行的－V 还原为＋V 。

重现彩色为NTSC 行彩色和还原后的PAL 行彩色的平均效果。

的矢量＝，相角＋＝可表示为幅度ｍU
V tg 122V U F ??F U ＋F V
的矢量＝，相角＋＝可表示为幅度ｍU
V
tg ??1
22V U F ?F U －F V
以NTSC 行的矢量代表色度信号的矢量
3、PAL 色副载波的频率283.75f H +25Hz=4433618.75Hz ≈o 103193
.06139.011
===??tg U V tg ?NTSC 行
PAL 行
5、PAL 制对彩色相位失真的校正彩色矢量图
V U
∠61°
绿0.59∠241°
黄
0.44∠167°0.63红0.63∠103°青∠283°
兰
0.44∠347°
紫0.59U V
+F
+F N
发送端色度信号矢量图传输通道产生相位失真F P
F'N
失真彩色矢量F'N
NTSC 行失真彩色矢量
F ‘p
PAL 行失真彩色矢量F N ?
正常彩色矢量
校正后的彩色矢量
PAL 制允许的色度
相位误差＜40 °
U
V
U
V
NTSC 制允许的色度相位误差＜12 °
还原后的失真PAL 行色度矢量＋V'P
U'P
－V'P
四、彩色电视信号中携带色同步信号
1、PAL制色同步信号的作用
⑴接收机副载波恢复电路频率和相位基准
⑵NTSC行和PAL行识别信号
2、色同步信号的波形、位置、频率和相位
PAL制同步检波电路
（R－Y）（B－Y）
§3.4PAL 制彩色全电视信号（FBAS 或FBYS ）
白
黄青
绿紫红
兰黑
R G B 1 000000 11 1111
±F F U
F ＝F U －0.63 同步电平的计算：43.07
.03
.0=
二、梳状滤波器（延时解调器）1、延时量的选择直通信号
延时信号
与直通信号相位差90°直通信号u 1
u 2
延时信号u 延时信号与直通信号反相
u 2
延时信号与直通信号同相
t d ＝283.5T S ＝63.943uS。