彩色全电视信号编码及重要信号的频谱分析
彩色全电视信号的测试与分析
彩色全电视信号的测试与分析
一、实目的
1. 熟悉示波器的使用； 熟悉示波器的使用； 2. 通过观察彩色全电视信号的波形分析 彩色全电视信号的组成及各部分的作 用。
二、实验原理
彩色全电视信号是由亮度信号、 色度信号、复合同步信号、复合消隐 信号及色同步信号组成。
• 亮度信号和色度信号构成彩色图像信号， 代表被摄图像的亮度和色度信息，用以在 接收端重现彩色图像； • 复合消隐信号用于消除电子束的回扫线； • 复合同步信号的作用是保证收发两端的电 子束扫描同步； • 色同步信号的作用是传送副载波的基准频 率和相位信息，保证接收端恢复的副载波 与发送端的副载波同频同相。
三、实验仪器
1. LBO-514型示波器 2. 彩色电视信号发生器
四、实验内容及步骤
1. 打开示波器，预热并正确调试； 2. 打开彩色电视信号发生器，用示波器测试 标准彩条信号的彩色全电视信号波形； 3. 记录所测试的波形及数据。
五、报告要求
1. 对所测试的波形和数据进行分析； 2. 写出实验心得体会； 3. 按时提交实验报告。
彩色电视机信号处理电路分析
信号处理芯片的常见问题与解决方案
01
图像变形
02
雪花点
可能是由于电源电压不稳定或信号传 输不良等原因引起的。解决方法是检 查电源电压是否稳定，检查信号传输 线是否良好，或更换故障元件。
实现多种功能
通过对信号进行处理，可以实现多种电视功能，如自动频道搜索、数字音频解码、网络连接等，提高电视机的 使用价值。
彩色电视机信号处理的流程
信号接收
接收来自天线或HDMI等外部输入 源的视频信号。
前置处理
对信号进行初步的处理，如滤波、 放大等。
解码
对压缩的数字信号进行解码，转换 为模拟信号。
去噪
中频放大器放 大信号中频放大器将选出的电视信号进行放大，以便后续 处理。
视频检波器分 离图像信号
视频检波器将中频信号中 的图像信号和伴音信号分 离出来。
音频放大器放 大伴音信号
音频放大器将伴音信号进 行放大，以便推动扬声器 发声。
信号输入电路的常见问题与解决方案
问题
无图像，无伴音。
解决方案
检查天线是否损坏或安装不当，尝试调整调谐器。
模拟信号。
去噪电路
04 去除信号中的噪声，提高图像
清晰度。
增强电路
05 对图像进行增强处理，如锐化
、色彩平衡等。
后置处理电路
06 进行后续的处理，如缩放、滤
波等。
02
彩色电视机信号输入电路 分析
信号输入电路的组成和作用
组成
信号输入电路主要由天线、调谐器、中频放大器、视频检波器和音频放大器 等组成。
彩色电视编码与解码原理
彩色电视编码与解码原理1. 引言彩色电视编码与解码是一种用于传输和接收彩色图像的技术。
彩色电视广播的出现极大地提高了电视节目的观看体验，使观众能够在家中欣赏到逼真的彩色画面。
本文将介绍彩色电视编码与解码的原理，包括彩色电视的组成、色彩编码和解码的过程。
2. 彩色电视的组成彩色电视一般由视频信号源、编码器、信道编码器、传输媒介、接收器、解码器和显示设备等组成。
其中，编码器负责将彩色图像转换为数字信号，而解码器则将数字信号重新转换为彩色图像。
以下将具体介绍彩色电视的编码和解码过程。
3. 彩色电视的编码过程彩色电视的编码过程涉及到色彩空间转换和压缩编码两个主要步骤。
3.1 色彩空间转换彩色电视使用的主要色彩空间是RGB色彩空间，即红、绿、蓝三原色的组合。
在编码过程中，需要将RGB色彩空间转换为亮度（Y）和色度（Cb、Cr）分量空间。
3.2 压缩编码在色彩空间转换后，彩色电视信号往往需要进行压缩编码以减小传输带宽。
目前常用的压缩编码标准有MPEG-2和H.264等。
这些标准利用了图像中的冗余信息，如空间冗余、时间冗余和感知冗余，进一步减小了数据量。
4. 彩色电视的解码过程彩色电视的解码过程与编码过程相反，主要包括解压缩和色彩空间转换两个步骤。
4.1 解压缩解压缩是将压缩编码的信号还原为原始信号的过程。
解压缩算法根据压缩时使用的压缩算法，对信号进行逆向处理。
4.2 色彩空间转换解压缩后的信号处于YCbCr色彩空间，需要将其转换回RGB色彩空间。
这一步骤使用矩阵运算等技术，将YCbCr分量转换为RGB分量。
5. 总结彩色电视编码与解码是一项复杂的技术，涉及到色彩空间转换、压缩编码、解压缩和色彩空间转换等多个步骤。
通过这些步骤，彩色电视信号可以被有效地传输和解码，使观众能够享受到逼真的彩色图像。
在未来，随着技术的不断发展，彩色电视编码和解码的效率将进一步提高，为观众提供更好的观赏体验。
以上是对彩色电视编码与解码原理的简要介绍，希望对读者有所帮助。
运用MATLAB学习彩色全电视信号的编码、解码及频谱分析
电视原理运用MATLAB学习彩色全电视信号的编码、解码及频谱分析院系：专业：姓名：2011年6月5日编码及其频谱分析【摘要】MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
Simulink®是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。
对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。
.【关键字】：MATLAB 、Simulink、信号处理、数据分析PAL制彩色电视编码原理：PAL是英文（逐行倒相）Phase Alternation Line 的缩写。
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。
PAL制彩色全电视信号由亮度信号、色度信号、色同步信号、复合消隐信号和复合同步信号组成。
经过图象信号处理后的三基色信号和各种同步信号同时送入PAL编码器，经过一系列的处理加工后，即可形成PAL 制彩色全电视信号。
具体过程如下：校正的三基色信号R、G、B由矩阵电路变成亮度信号Y、蓝色差信号（B－Y）和红色差信号R－Y。
在亮度通道中，设置有副载波陷波器和延迟线，前者是为了减少进入接收机色度通道的亮度串色，后者是为了均衡色度信号因频率受限而在时间上产生的延迟。
彩色电视机信号处理电路分析
彩色电视机信号处理电路分析彩色电视机信号处理电路是电视机中的核心部件之一，它负责接收、解码和处理来自广播信号或其他输入源的视频和音频信号，使其能够在电视屏幕上显示出清晰、鲜艳的彩色图像和清晰的声音。
本文将对彩色电视机信号处理电路的主要组成部分进行分析。
首先，彩色电视机信号处理电路包括视频信号处理电路和音频信号处理电路两部分。
视频信号处理电路主要包括以下几个组成部分：输入接口、视频解码器、图像处理电路和视频输出接口。
输入接口负责接收来自广播信号源或其他输入源的视频信号，并将其转换成数字信号传递给其他部分进行进一步处理。
在现代彩色电视机中，常用的输入接口为HDMI、AV输入口等。
视频解码器是视频信号处理电路中的关键部分，它负责将数字视频信号解码成RGB（红绿蓝）三个基本颜色信号，以及亮度和色度信号。
解码后的RGB信号和亮度色度信号经过处理后，可以描绘出彩色图像的每一个像素点。
图像处理电路是为了提高图像质量而设计的。
它可以对亮度、对比度、饱和度等图像参数进行调节，提高图像的清晰度和真实感。
常见的图像处理电路包括降噪电路、锐化电路、亮度调节电路等。
视频输出接口是将经过处理后的图像信号输出到电视屏幕上显示的部分。
常见的视频输出接口有VGA、HDMI等。
通过视频输出接口，图像处理电路可以将图像信号发送到显示屏幕上，并根据需要进行时序控制和调整。
音频信号处理电路主要包括音频解码器、音量控制电路和音频输出接口。
音频解码器负责将数字音频信号解码成左右声道的模拟音频信号。
通过音量控制电路，可以调节音频信号的音量大小。
音频输出接口用于将处理过的音频信号传递给扬声器或其他外部音频设备输出声音。
在彩色电视机信号处理电路中，各个组成部分紧密配合，相互协作，使得电视机能够正常工作，并显示出高质量的彩色图像和音频。
这些电路不仅需要具备高速、高精度的处理能力，还需要考虑功耗、成本、稳定性等因素。
综上所述，彩色电视机信号处理电路是电视机中的重要组成部分，通过接收、解码和处理视频和音频信号，实现了电视机图像和声音的高质量输出。
电视视频信号波形、标准及说明
级阶梯亮度视频信号反映黑白图像的八级亮度层次，见图1。
色度信号是以4.43(4.43361875)MHz的彩色副载波调制的。
V、U信号以90°的相位差正交平衡调制在副载波上，V、U的调制信号FV、FU混合成色度信号C，其中的FV是逐行倒相的。
彩色信号是既调幅又调相的。
调幅中，信号的平均直流电平反映亮度，交流幅度反映色饱和度（色饱和度为0时，副载波幅度为0；色饱和度增大，副载波幅度增大）。
调相中，副载波的相位反映彩色的色调（不同的颜色）。
色度信号的波形见图2。
我们用普通示波器可以观测视频信号的频率、幅度、波形，但是相位却不易观测到。
为了方便观测彩色信号的波形，我们通常采用八彩条的视频信号，波形见图3。
八彩条信号的八阶梯直流电平代表白到黑的八级亮度。
白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑共八条彩条是由于红、绿、蓝三基色在八彩条的特定位置出现：绿色在1、2、3、4，红色在1、2、5、6，蓝色在1、3、5、7。
由于相邻的重合，形成特有的波形：绿每行一脉冲，红每行二脉冲，蓝每行四脉冲。
绿、红、蓝信号（彩色解码输出）波形见图4、图5、图6。
彩色信号C经梳状滤波器分离的FV、FU再经同步检波得出的色差信号R-Y、B-Y，也有特定的波形，见图7、图8。
检测彩电时，输入八彩条信号，看屏幕上的颜色是否和标准相对应；还可以用示波器观看R-Y、B-Y及G、R、B信号的特定波形，就可以判别电视机的视频、彩色解码电路是否正常（不必看色副载波的相位）。
彩色视频信号的解码过程见图9。
近期的电视机采用了大规模集成电路，图9中的一些电路都集成到集成电路内部。
多制式、多种输入、画中画、倍频数字处理等电路，令信号流程复杂化，但是一般都可以找出Y、C、V（R-Y）、U（B-Y）、R、G、B等基本信号及波形。
为了方便观察信号的波形，各种电视维修图纸上标注的信号波形大多以八彩条信号输入时在各部位所测的波形。
3．消隐信号视频信号除了传送图像信号，还传送消隐信号。
电视视频信号波形、标准及说明
电视视频信号波形、标准及说明.分类：视频开发其他基础知识2011-01-22 11:57 1156人阅读评论(2) 收藏举报——本文主要以ET521-F1产生信号和用ET 521A测量波形一．彩色全电视信号(复合视频信号CVBS)简述1．视频信号视频信号包括图像信号（正程）和消隐信号（逆程）。
我国的彩色电视视频信号采用PAL制式。
视频信号是以扫描方式传送的，信号扫描每秒25帧（完整的一幅图像），每帧625行，分为奇数行和偶数行两场的隔行扫描——即每秒50场，每场312.5行。
图像信号在扫描的正程，扫描方向是由左至右、由上至下。
奇数行的场的首行在屏幕的左上端起始，末行在屏幕下方中间结束；偶数行的场的首行在屏幕上方中间开始，末行在屏幕的右下端结束；两场的扫描行穿插组成完整的一帧图像。
就是说相邻两场信号的起始、结束的相位是不一样的。
场扫描频率为50Hz，周期为1/50 s=20ms；行扫描频率为25×625（50×312.5）=15625Hz，周期为1/15625 s=64μs。
视频信号的标称视频带宽度为6MHz（亮度细节的最高频率为6MHz）。
扫描的返回——逆程与正程的扫描方向相反，形成行消隐和场消隐信号。
2．图像信号图像信号包括亮度信号Y和色度信号C。
色度信号C解码为V和U信号。
单独以Y信号得到的是黑白图像；Y和U、V信号经矩阵变换还原为红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色信号，再混色显示为彩色图像。
色差信号（R-Y、B-Y）即基色与亮度信号差值的信号。
V信号即经过压缩的红色差信号，V=0.877(R-Y)；U信号即经过压缩的蓝色差信号，U=0.493(B-Y)。
有时也用R-Y、B-Y来分别表示V、U信号。
由于有Y=0.3R+ 0.59G+0.11B(0.299R+ 0.587G+0.114B)的关系,传送Y、R-Y、B-Y信号时，G信号就含在Y信号中间了。
亮度信号在电视的高频信号中是调幅的，视频信号中不同的平均直流电平表示不同的亮度级别。
彩色电视编码与解码原理
案例二：4K超高清电视的编码与解码技术
高分辨率显示
4K超高清电视的编码与解码技术主要针对高分辨率视频信号。为了在有限的带宽内传输和存储高分 辨率内容，需要采用高效的编码策略，如多视角预测、自适应量化、环路滤波等技术。这些技术有助 于保持图像质量的同时实现更高的压缩比。
案例三：8K超高清电视的编码与解码技术
解决方案
采用滤波和去噪技术，对解码 后的图像进行优化处理，提高
图像的清晰度和质量。
05
彩色电视编码与解码 的案例研究
案例一：H.264视频压缩标准的应用
高效压缩技术
H.264，也称为MPEG-4 AVC，是一种广泛使用的视频压缩标准。它通过更高效 的编码算法和更精细的帧预测技术，实现了更高的压缩比和更好的图像质量。 H.264在流媒体、数字电视广播、蓝光光盘等领域都有广泛应用。
网络化
随着互联网和移动互联网的普及，彩色电视编码与解码技术将更加 网络化，能够实现远程传输和远程控制。
04
彩色电视编码与解码 的挑战与解决方案
彩色电视编码的挑战与解决方案
挑战
解决方案
如何在有限的带宽内传输高质量的彩色图 像信号？
采用高效的彩色电视编码标准，如JPEG、 MPEG等，对图像进行压缩编码，减少数据 量，提高传输效率。
彩色电视编码与解码原理
目录
• 彩色电视编码原理 • 彩色电视解码原理 • 彩色电视编码与解码的应用 • 彩色电视编码与解码的挑战与解决方案 • 彩色电视编码与解码的案例研究
01
彩色电视编码原理
彩色电视信号的编码
彩色电视信号的编码是将图像信 号转换为适合传输的信号形式的
过程。
编码过程中，图像信号被分解为 亮度信号和色差信号，然后对亮 度信号和色差信号分别进行编码
第6讲 NTSC制彩色电视信号编码
电 视 技 术
为了实现色差信号与亮度信号的频谱交叉，应该移动色差信号的 频谱，移动频谱的方法就是将色差信号调制在一个被称为副载波的交 流正弦波上。副载波的fs应按半行频的奇数倍进行选择，即fs=(2n1)fH/2，也就是说将fs选在亮度信号相邻主谱线nfH与(n-1)fH的中间位 置，才能实现色差信号频与亮度信号频谱的准确交叉。当n 取284时， fs=283.5fH=4.4296875MHz。
co s2 ω s t +
sin 2 ω s t +
12
电 视 技 术
（6）色同步信号
• 作用：是对接收机中的副载波振荡器进行锁相控制，以求得完全 同步。它在行消隐信号的后肩传送，由9-11个一小串副载波组成， 持续时间为2.26±0.23µ S，其振幅与行同步脉冲的振幅相同，相 位为180度。 13
三大彩色电视制式
NTSC制------正交平衡调幅 PAL制------逐行倒相正交平衡调幅 SECAM制------调频且轮行传送。
2
电 视 技 术
NTSC4.43制编码
• NTSC制是美国在1953年研制成功的一种兼 容彩色电视制式，NTSC是National Television System Committee（国家电视制式委员会）的 英文缩写。该制式对色差信号采用了正交平衡 调幅处理方法，又称正交平衡调幅制。 • NTSC4.43制是非标准NTSC制，主要用于 视频信号的相互交流，如录像机、影碟机等视 频信号。NTSC4.43制的场频为60Hz，行频为 15750Hz，彩色副载波频率为4.43MHz。
7
电 视 技 术
（4）平衡调幅 • 将色差信号对副载波进行调幅，这种调幅是 采用平衡调幅而不是采用普通调幅。平衡调幅 就是在普通调幅的基础上滤去载波成分。普通 调幅波的数学表达式: （U+1）Sinωst 平衡调幅波的数学表达式: USinωst。 平衡调幅就是色差信号U与副载波Sinωst相 乘，平衡调幅电路就是一个乘法电路。
彩色电视机的编码组成
2.3 彩色电视信号的编码为了实现兼容制的要求，彩色电视系统既要传送色度信号，也要传送亮度信号，而占有得带宽又不能超过黑白电视所规定得带宽，这就需要对这几种信号进行特殊的组合处理，这个过程成为编码。
要了解编码过程，得先了解亮度信号的频谱。
2.3.1 频谱间置原理1.频谱间置原理亮度信号的频宽为6HMz，但它并没有布满而是留有许多空隙。
既然亮度信号的主谱线之间存在有大量间隙就可以把色信号插到其间来传播。
由于同一幅图像信号和色度信号的频谱结构是完全相同的，为避免彼此的窜扰，必须将亮度信号与色度信号错开。
调幅是最普遍采用的移频技术，因为调频是采用的载波f c比调制信号F高得多，调幅波的频率为f c=±F,也就比调制信号频率F高得多。
既是频率，就要选择一个载波。
为了避免与高频发射时的载波混淆，这个载波称为为色副载波f sc，色副载波要求选在1/2行频处，选在低端，侧副载波形成的亮点干扰明显，选在高端，283f H符合与284f H之间，即283.5f H。
由此可得出副载波的频率为f sc=283.5×15625Hz≈4.43MHz色度信号队进行调幅，形成的调幅波主频谱为f s＋f H与f s－f H，其高次谐波为f sc±2f H，f sc+3 f H等，把亮度信号和色度信号相加，色度信号刚好钳制与亮度信号的空隙中，这就是频谱简直原理。
色度信号的载波选在4.43MHz比视频频带6MHz低上1.57MHz会不会使色度信号的频带过窄呢？人眼对色度信号的分辨力远低于黑白的其带宽一般取1.3MHz，这样色度信号的上限频率为（4.43MHz+1.3MHz）=5.73MHz。
调制后的色度信号带宽为±1.3MHz。
2.3.1正交平衡调幅制（NTSC）1.平衡调幅色度信号是怎样调知道色副载波上呢？它是采用了从调幅制演变出来的调制方式——平衡条幅制。
在调制信号的中，载波占去功率的60%—70%，而代表有用信号的上、下边频只占去调制功率很小的一部分。
PAL彩色全电视信号以及彩电基本基本原理
频信号幅度为0V。对已调信号，当
载波幅度为0％处，相对视频信号幅
度为1.36V，而载波幅度为100％处
(即同步顶)，其相对视频信号的幅度
应为-0.43V。显然，蓝条和红条不但
超过了黑色电平，而且超过了同步头
电平，这将破坏同步，使重现图像不
稳。
P于幅度过大， 低于白色电平，以至于小于 零，这将会使发射机产生过 调制；不但会使重现图像严 重失真，而且还会造成伴音 中断。因为电视接收机中， 第二伴音中频是靠图像中频 和伴音中频差拍产生的，过 调制将使图像载波有时为0， 当然这是不能允许的。
PAL彩色全电视信号以及彩电基本 基本原理
5.1.2 标准彩条的亮度与色度信号波形
一、彩条信号的数据计算 Y = 0.31R + 0.59G + 0.11B
二、标准彩条的亮度与色度信号的波形
PAL彩色全电视信号以及彩电基本 基本原理
5.1.3 彩条图形的色度信号波形特点与矢量
一、彩条色度信号的矢量
负极性信号
PAL彩色全电视信号以及彩电基本 基本原理
电视标准规定，同步信号幅度最高
(100％) ，以其值为参考。黑白电视
中，黑色电平为75％，白色电平为10
％。在彩电中，黑色电平为76％，白
色电平为20％。按照这一规定，图2-
11(c)中，图像载波幅度20％处为白
电平，相对视频信号幅度为1V；图
像信号幅度76％处为黑电平，相对视
“100％幅度、100％饱和度”彩条， 100/100
如最大值为1，最小值为0.05， 则为95/100
PAL彩色全电视信号以及彩电基本 基本原理
2、四数码命名法的彩条信号 第一个数码表示白条中三基色信号的最大值 第二个数码表示黑条中三基色信号的最小值 第三个数码表示各彩条中三基色信号的最大值 第四个数码表示各彩条中三基色信号的最小值 例如：100/0/75/0 注意：同样的彩条，校正前后三基色电平波形不同
电视视频信号波形、标准及说明
级阶梯亮度视频信号反映黑白图像的八级亮度层次，见图1。
色度信号是以4.43(4.43361875)MHz的彩色副载波调制的。
V、U信号以90°的相位差正交平衡调制在副载波上，V、U的调制信号FV、FU混合成色度信号C，其中的FV是逐行倒相的。
彩色信号是既调幅又调相的。
调幅中，信号的平均直流电平反映亮度，交流幅度反映色饱和度（色饱和度为0时，副载波幅度为0；色饱和度增大，副载波幅度增大）。
调相中，副载波的相位反映彩色的色调（不同的颜色）。
色度信号的波形见图2。
我们用普通示波器可以观测视频信号的频率、幅度、波形，但是相位却不易观测到。
为了方便观测彩色信号的波形，我们通常采用八彩条的视频信号，波形见图3。
八彩条信号的八阶梯直流电平代表白到黑的八级亮度。
白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑共八条彩条是由于红、绿、蓝三基色在八彩条的特定位置出现：绿色在1、2、3、4，红色在1、2、5、6，蓝色在1、3、5、7。
由于相邻的重合，形成特有的波形：绿每行一脉冲，红每行二脉冲，蓝每行四脉冲。
绿、红、蓝信号（彩色解码输出）波形见图4、图5、图6。
彩色信号C经梳状滤波器分离的FV、FU再经同步检波得出的色差信号R-Y、B-Y，也有特定的波形，见图7、图8。
检测彩电时，输入八彩条信号，看屏幕上的颜色是否和标准相对应；还可以用示波器观看R-Y、B-Y及G、R、B信号的特定波形，就可以判别电视机的视频、彩色解码电路是否正常（不必看色副载波的相位）。
彩色视频信号的解码过程见图9。
近期的电视机采用了大规模集成电路，图9中的一些电路都集成到集成电路内部。
多制式、多种输入、画中画、倍频数字处理等电路，令信号流程复杂化，但是一般都可以找出Y、C、V（R-Y）、U（B-Y）、R、G、B等基本信号及波形。
为了方便观察信号的波形，各种电视维修图纸上标注的信号波形大多以八彩条信号输入时在各部位所测的波形。
3．消隐信号视频信号除了传送图像信号，还传送消隐信号。
彩色电视编码与解码原理
五、亮度方程 ：
色度学知识
用三基色光配成100%的白光所需三基色的百分比。 Y=0.30R＋0.59G＋0.11B
电压方程形式 ： EY=0.30ER＋0.59EG＋0.11EB
亮度方程式在彩色电视技术中有着很重要的地位，它 是对彩色图像进行三基色分解及对三基色进行编码传 输，解码都必须遵循的一个基本公式。
四、三基色原理和混色法
色度学知识
1、混色效应 ：单色光可以用几种颜色的混合光来等效， 几种颜色的混合光可以用其他几种颜色的混合光束等效，这种 现象称为混色效应。
2、三基色原理 根据人眼彩色视觉的特性及混色效应，可以从可见光中选 取三单色按比例混合，来得到其它单色光。
（1）三基色的选取：R、G、B。 1）人眼对红、绿、蓝比较敏感； 2）红、绿、蓝三基色彼此互为独立； 3）红、绿、蓝三基色混合而成的彩色较为丰富，几乎能
3.3.1 色差信号
色差信号：由矩阵电路将三基色分别与亮度信号相减
得到UB-Y、 UR-Y 、 UG-Y 。 黑白电视信号实际上是图像的亮度信号，其带宽为 6MHz，而彩色电视系统中的三基色信号带宽也是6MHz ，为了与黑白电视兼容，R、G、B三路信号必须经过转 换，必须有一个反映图像亮度的信号。在彩色电视系统 中，为了传送彩色图像选用了一个亮度信号和两个色差 信号。
色度学知识
色度既说明彩色光颜色的类别，又说明了颜色的深浅程度。在彩色电视 系统中，实质上是传输图像像素的亮度和色度信息。
三、人眼彩色视觉特性
1、人眼的视觉特性
视网膜上 光敏细胞
杆状细胞：对亮度敏感，但无色觉。
锥状细胞：对亮度和色度均敏感。有红 敏、绿敏和 蓝敏三种细胞。
色度学知识
2、视力范围与电视机屏幕
全电视信号构成及频谱分析实验
实验二、全电视信号构成及频谱分析实验一实验目的1.了解多媒体通信中图像压缩技术2.熟悉视频帧内压缩编码过程3.掌握二维DCT变换算法二实验原理在彩色电视广播中，为了兼容黑白电视信号传输模式，不能直接将三基色矩阵作为三路信号传送，而需要将三基色信号(R;G;B) 转换为亮度信号Y和两个色差信号U 和V，转换方程为在接收端，又将解调得出的亮度信号Y 和两个色差信号R0 和B0 恢复为三基色信号(R;G;B)，最后分别送入彩色显像管的R、G、B 三个电子枪。
为了避免过调制，实际传输时还需要对两个色差信号进行压缩，得到压缩色差信号V和U为彩色全电视信号波形如图1。
在一个扫描行中，由行同步脉冲、消隐脉冲、色同步脉冲以及图像信号波形构成。
行频率为15625KHz，对应的行周期是64 s。
其中，消隐脉冲约占15 s，相对电平为0.75，行同步脉冲位于消隐脉冲之中，宽度是4.7 s，相对电平为1，色同步脉冲位于行同步脉冲的后肩上，由具有一定相位的十个周期左右的副载波组成，其振幅的相对电平大小约0.12。
其余约49 s时间用于传送一行图像，即图像矩阵中的某一行。
图像信号相对电平范围在0.125 到0.75 之间，其中，0.125 为白信号电平，0.75 为黑信号电平。
彩色全电视信号中的图像信号由亮度信号和色差信号组成。
其中，两个色差信号使用正交平衡调制后与亮度信号叠加。
由于电视图像信号是以行（64 s）为周期的近似周期信号，在频谱上看，其信号能量集中在以行频率（fH = 15625Hz）为间隔的谱线附近。
这样，如果选择正交平衡调制载波频率为fc = (n + 0.5) fH，n 为正整数，则色差信号经过平衡调制后输出信号频谱谱线刚好插入在亮度信号的频谱谱线间隙的中间，称为半行频间置，这样就能够避免相互干扰。
三实验过程1 利用三基色原理，产生彩条图像1.1程序如下：a = zeros(10,8,3);i=1a(:,1,1) = 1;a(:,1,2) = 1;a(:,1,3) = 1; i=2a(:,2,1) = 1;a(:,2,2) = 1;a(:,2,3) = 0; i=3a(:,3,1) = 0;a(:,3,2) = 1;a(:,3,3) = 1; i=4a(:,4,1) = 0;a(:,4,2) = 1;a(:,4,3) = 0; i=5a(:,5,1) = 1;a(:,5,2) = 0;a(:,5,3) = 1; i=6a(:,6,1) = 1;a(:,6,2) = 0;a(:,6,3) = 0; i=7a(:,7,1) = 0;a(:,7,2) = 0;a(:,7,3) = 1; i=8a(:,8,1) = 0;a(:,8,2) = 0;a(:,8,3) = 0;image(a)title('ÌõÎÆͼ')save('thread.mat');1.2仿真结果2 用Simulink方式观察彩色电视信号的频谱构成。
彩色电视信号的编码
次扫描完一帧图像的方法称为逐行扫描。 2). 隔行扫描：按照图像的行结构，将一帧图象分 为奇数场与偶数场两场（由所有奇数行组成的一 场叫奇数场，由所有偶数行组成的场叫偶数场），
在传送时先传送奇数场，再传送偶数场，两场镶
嵌在一起，合成一幅完整的图像。
2013-6-2
彩色电视广播黑白电视机能正常接收黑白电视广播彩色电视机也能正常接收彩色电视机原理2019325专业文档3422三大兼容彩色制式的提出1953年由美国提出的ntsc制又叫正交平衡调幅制1962年由西德科学家勃鲁赫提出了pal制又叫逐行倒相正交平衡调幅制1956年由法国人亨利弗朗斯提出了secam制制又叫调频行轮换制或叫顺序同时制彩色电视机原理2019325专业文档3544三大彩色制式的特点1都传送一个亮度信号y和两个色差信号ry与by
彩色电视机原理
主讲：黄胜忠
二零零七年七月
彩色电视机原理
第一章 彩色电视信号的编码
2013-6-2 彩色电视信号的编码 2
彩色电视机原理
第一节 电视传像技术
内容概要：
电视传送图像的方法借助了无线电广播、传真与电影 三大技术：
1. 对图像信号的传输方法借助于无线电广播技术；
2. 如何将光学图像转变为电子图像借助于传真技术；
27
彩色电视机原理
7、彩色图像的合成
2013-6-2
彩色电视信号的编码
28
彩色电视机原理
二、广播电视制式
1、黑白电视制式
黑白电视开播以来，各国都在发展自己的电视系统， 以至于形成了14种黑白电视制式。
1966年，国际无线电咨询委员会（CCIR）奥斯陆大 会上企图统一制式，但是没有成功。 在彩色电视开播后，淘汰了4种制式，（被淘汰的四 种制式为A、C、E、F） 目前还有10种黑白制式在 广播， 他们是M、N、B/G、H、I、D/K、K1、L 。
彩色电视图像信号的频谱分析
i ( t) 可表示为 :
k =1 +∞
∑2 |
+∞ +∞ +∞
πkfT t +Ψ00 k ) + F00 k | co s ( 2
0 nk
n =1 k = - ∞
∑ ∑2 | F
+∞
π ( nfV + kfT ) t +Ψ0 nk ] + | co s[ 2 π ( m fH + Fm nk | co s [ 2
y ) . 建立图 1所示的坐标系 , 则 x = H t = H fH t, y = TH
图 2 静止图像的幅频特性
F ig. 2 Frequency magn itude character istic of jo in t p icture
3 活动图像信号的频谱
活动图像中每点的亮度 B 不仅是 x, y 的函数 , 而且还是时间 t的函数 1 因此 , 亮度就是 3 个自变 [4 ] 量 x, y, t的函数 , 即 B ( x, y, t) 1 311 周期性活动图像 分析活动图像经过一段时间 T 后又重复的情 况 1这时 x, y, t的周期分别为 TH , TV , T1由式 ( 6 ) 可 写出
将式 ( 2 ) 中的变量 y 代以积分变量 v后 , 再代入式 ( 4 ) 的 Fm ( v) 中得到
Fm n =
1
TV TH
f ( u, v) e ∫∫
2 2
TH
T H
T V
- j(m
π 2
TH
u +n
π 2
TV
v)
2
-
TV
du dv .
( 5)
电视技术第8讲PAL制彩色电视信号编码
Y
RF
高 频 头
IF
中 频 放
大
IF
视 频 检
波
色度/ 亮度
C
分离 Cb
色度/ 色同 步分
离
C
图中频:38MHz
色中频:33.57MHz
Cb
声中频:31.5MHz
C×Sinωst
同步检波(×)
LPF
U/2
Sinωst C×Cosωst
同步检波(×)
LPF V/2
Cosωst 副载波振荡器
C
cos st
Phase Alternation by Line 3.特点:逐行倒相正交平衡调幅 4.采用国家：德国、中国、英国等
5
（1）逐行倒相
PAL制对VCosωst信号进行逐行倒相传送，即: n 行: +Vcosωst
（n+1）行: －Vcosωst （n+2）行: +Vcosωst
……
PAL制的色度信号数学表示为：
CB
B 2
sin(st
180o )
CB
B 2
sin(st
135o )
fs=283.5fH =4.4296875MHz
fS=283.75fH+25Hz =4.43361875MHz ≈4.43MHz
13
四、PAL克服相位色调失真原理
彩色矢量图相位色调失真分析
14
•
假如传送紫色画面，若接收机同步
7
由于色度信号中的 VCosωst是逐行倒相的信号，故 送入V同步检波器的Cosωst副载波也必须逐行倒相，且 两者逐行倒相必须一致。V同步检波器的输出为：
C( cosst) (U sinst V cosst)( cosst)
第六章 PAL制彩色全电视信号
第六章 PAL制彩色全电视信号 制彩色全电视信号
图 6-2’ 亮度与色差信号波形 (a) 100/0/100/0彩条亮度与色差信号波形 (b) 100/0/75/0彩条亮度与色差信号波形
第六章 PAL制彩色全电视信号 制彩色全电视信号
图 6-3 亮度与色差信号波形 (a) 100/0/100/0彩条亮度与色差信号波形 (b) (b) 100/0/75/0彩条亮度与色差信号波形
第六章 PAL制彩色全电视信号 制彩色全电视信号 Y=0.30×1+0.59×0+0.11×1=0.41 是紫条的亮度信号电平。 而 R-Y=1-0.41=0.59 B-Y=1-0.41=0.59 G-Y=0-0.41=-0.41 是紫条对应的三个色差信号的电平。 同理, 可算出彩条其余各色调的亮度、色差信号。 我们将计算的数据列入表6-1中。
第六章 PAL制彩色全电视信号 制彩色全电视信号 而频带宽度, 可从图6-1分析得知, 绿基色信号频率最低, 每 扫一行, 绿黑变化一次(或说0~t1时间等于变化周期)。 如果t1正 好等于行扫描正程时间52s, 则绿基色信号的重复频率为 1/52s, 即19.23 kHz。 彩条三基色信号中蓝基色方波信号重复 频率最高, 按同样的算法得其频率为76.92 kHz。由此可见, 标 准彩条信号是一种频率较低的信息, 占有较窄的频带。 6.1.2 标准彩条的亮度与色度信号波形 一、 彩条信号的数据计算 由于电视台送出的彩色信息是两个色差信号和一个亮度 信号, 所以可以根据以上标准彩条的规定, 利用亮度方程算出 各种规范彩条的Y、 (R-Y)和(B-Y)。也可由式(5-3)、 (5-4)、 (5-5)直接算出彩条各色调的色差信号。例如: 在100/0/100/0彩 条中, 紫条对应的数据为, R=B=1, G=0, 由式(5-1)算得
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信息科学与技术学院本科论文论文题目：彩色全电视信号编码及重要信号的频谱分析院系：信息科学与技术学院专业：08级电子信息科学与技术学号：0814830014姓名：指导教师：撰写学年：2010 至2011 学年二零一一年六月摘要本文主要对彩色全电视编码过程及其重要信号与其频谱分析进行了详细论述。
其中包括色差信号（R-Y,B-Y）,亮度信号Y,色度信号（U,FU,V,FV,F）以及行同步，场同步，消隐脉冲，色同步等信号以及最终合成的彩色全电视信号（FBAS）的波形图。
此外，文中还介绍了与其相关的应用软件MATLAB 的历史与用途。
关键词MATLAB 彩色全电视信号亮度信号色度信号大面积着色混合高频频谱交错目录引言 (3)1彩色全电视信号的编码及关键信号的产生 (4)1.1 MATLAB的历史及其应用 (4)1.2彩色全电视信号的产生 (4)1.2.1亮度信号的产生 (4)1.2.2色度信号的产生 (6)1.2.3同步信号 (9)2 重要信号的频谱分析 (10)2.2 PAL制的主要性能特点 (14)3总结具体编码过程 (15)参考文献 (16)致谢 (17)引言为了使我们进一步认识彩色全电视信号的编码过程以及重要信号的频谱，我们特此进行了此次实验。
全电视信号（主要是其中的视频信号）还用来控制显像管的电子束。
只要是收，发两端的扫描规律一致，并且扫描与电子束控制配合得当，就可以从显图像。
在电视机中，同步分离时要产生一些延时，消隐信号又多用自己产生的，若与视频信号配合不当，将影响图像质量。
因此，了解电视标准是很有意义的。
全电视信号中，各合成信号的电平关系是以同步信号电平为100%，黑电平（既消隐电平）为75%，白电平为0，其他亮度的电平介于0-75%之间，随图像内容变化。
( 以同步信号的幅值电平作为100％；则黑色电平和消隐电平的相对幅度为75％；白色电平相对幅度为10％～12.5％；图像信号电平介于白色电平与黑色电平之间。
)在多媒体技术和电视行业，全电视信号是由亮度信号和色差信号组成的视频信号、音频信号以及同步信号在内的一帧电视信号。
1彩色全电视信号的编码及关键信号的产生1.1 MATLAB的历史及其应用MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
新版本的MATLAB可以利用MATLAB编译器和C/C++数学库和图形库，将自己的MATLAB程序自动转换为独立于MATLAB运行的C和C++代码。
允许用户编写可以和MATLAB进行交互的C或C++语言程序。
另外，MATLAB网页服务程序还容许在Web应用中使用自己的MATLAB数学和图形程序。
MATLAB的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。
工具箱是MATLAB函数的子程序库，每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的，主要包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。
1.2彩色全电视信号的产生1.2.1亮度信号的产生彩色全电视信号是在黑白电视的基础上发展起来的，在彩色电视的发展过程中，必然形成在相当长的一段时间内，黑白电视与彩色电视同时并存的情况，所以必须研究彩色电视与黑白电视的兼容问题。
为了实现兼容，彩色电视广播必须传送一个亮度信号。
由于彩色摄像机产生的是红、绿、蓝三基色，那么怎样来产生一个亮度信号呢？根据三基色与三要素的关系可知，混合光的亮度为三基色光的亮度之和。
又根据人眼相对视敏度特性可知，红、绿、蓝三基色信号中的亮度成分又是不一样的，视敏度高的基色（如绿色）含有的亮度成分多一些。
NTSC制规定的红、绿、蓝亮度成分比例是0.30(红)：0.59(绿)：0.11(蓝)。
比例系数的确定与规定的标准白光有关，与红、绿、蓝荧光粉的选择也有关。
这就是说，红基色信号（ER）、绿基色信号（EG）、蓝基色信号（EB）可按这个比例混合，可获得一个亮度信号（EY），即亮度方程式为：EY=0.30ER+0.59EG+0.11EB。
由于每个基色信息中都含有亮度信息，如果直接传送基色信号，已传送的亮度信号Y(为各基色亮度总和)与所选出的两个基色所包含的亮度参量就重复了，因而使得基色与亮度之间的相互干扰也会十分严重。
所以通常选择不反映亮度信息的信号传送色度信息，例如基色信号与亮度信号相减所得到的色差信号(R-Y)、(G-Y)和(B-Y)，可从中选取两个代表色度信息。
因此，在彩色电视系统中，为传送彩色图像，选用了一个亮度信号和两个色差信号R-YB-Y人眼对色度细节的分辨能力低于对亮度细节的分辨能力。
当图像彩色细节细到一度程度后，人眼已分辨不出彩色，只有明暗感觉。
因此在传送彩色图像时，在细节部分只需传送亮度信息而不需要传送色度信息。
而图像的细节与图像信号的高频成分相对应，因此可以把色度信号中的高频成分滤除(不传送)，以缩小色度信号的频带.所以选用MATLAB的二阶滤波器，设置参数为13E+5，连接色差信号，仿真滤波：R-YB-Y亮度信号Y1.2.2色度信号的产生为了传送彩色图像，从兼容的角度出发，彩色电视系统中应传送一个只反映图像亮度的亮度信号，同时还需要传送色度信息，常以F表示。
根据亮度方程Y=0.3+0.59G+0.11B，只要在传送Y的同时，再传送三个基色中的任意两个，就可以既满足兼容，又满足传送亮度与色度信息。
在将两个色差信号分别对两个正交的副载波进行平衡调幅之前，先对其进行适当的幅度压缩，这是不失真传输所需要的。
压缩后的色差信号分别用U和V表示，它们与压缩前的色差信号的关系是：U = 0.493(B-Y) （2-9）V = 0.877(R-Y) （2-10）式中0.493和0.873称为色差信号的压缩系数。
压缩后的色差信号分别对两个正交副载波sinωSCt和cosωSCt进行平衡调幅，从而得到两个平衡调幅信号FU和FV：FU = UsinωSCt （2-11）FV = VcosωSCt （2-12）这两个平衡调幅信号FU 、FV（又称蓝色度分量和红色度分量）频率相等，相位相差90°，保持着正交关系，将两者相加便得到正交平衡调幅的色度信号F：F = FU + FV = U sinωSCt + V cosωSCt（2-13）F亦可用矢量表示，称彩色矢量，如图(2-8)所示：由图2-8可见，色度信号的振幅Fm和相角j（2-14)、（2-15）由（2-14）和（2-15）两式可见，色度信号F的振幅Fm取决于U、V 值的大小；色度信号F的相角取决于V与U的比值，它决定着彩色的色调。
这说明色度信号F包含着色调和色饱和度信息，是一个既调幅又调相的信号。
当色度信号的相位发生变化时，会引起色调变化；当色度信号的振幅发生变化时，会引起饱和度变化。
实现正交平衡调幅的方框图如图(2-9)所示。
由副载波发生器产生的副载波sinwsct经放大后直接加至U平衡调幅器，由色差信号U进行平衡调幅，产生平衡调幅波FU分量；同时sinwsct 经过90°移相后，得到到正交副载波cosωSCt，然后送V平衡调制器由色差信号V进行调制，产生平衡调幅波FV分量，FV与FU在合成器中相加得到色度信号F。
UFuVFvF1.2.3同步信号要从彩色全电视信号中获得两个色差信号，就要运用同步检波电路，它根据色度信号的两个分量相差2/pi的相位差解调出色差信号，这一方法叫同步解调，要实现同步解调，关键是要有一个与色差信号调制时的副副载波同频同相的恢复副载波。
为保证所产生的副载波与发端的副载波同步，需要发端在发送彩色全电视信号的同时发送一个能反映发端副载波频率与相位的信号——色同步信号：电视系统中，收发扫描必须严格同步，这就需要电视发送端每当扫描完一场时就加入一个行同步脉冲，得到行同步波形：电子束在回扫时如果不采取措施，无论是行还是场都会出现回扫线，解决的方法就是加入消隐脉冲：通过用MATLAB仿真电路，连接整个电路如图：最后得到彩色全电视信号FBAS：通过用MATLAB 仿真频谱电路，连接整个电路如图：通过仿真电路，分别获得Y,Y1,F,Fv,FBAS的频谱波形：Y Y1F FvFBAS2.1 频带压缩与频谱间色差信号带宽 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频谱间置（色度信号安插在亮度信号频谱空隙处）亮度信号和色差信号的频谱2.2 PAL制的主要性能特点(1) 克服了NTSC制相位敏感的缺点。
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。
可使微分相位的容限达±40°以上。
(2) PAL制采用1/4 行间置再加25Hz彩色副载波，有效地实现了亮度信号与色度信号的频谱交错，因而有较好的兼容性。
(3) 梳状滤波器在分离色度信号的同时，使亮度串色的幅度也下降了3dB，从而使彩色信杂比提高了3dB。
(4) 由于PAL制为1/4 行间置，所以亮、色分离要比NTSC制困难(NTS制可以用1个整行延迟线的梳状滤波器实现亮、色分离，而PAL需要2行迟)，且分离质量也较差。
在要求高质量分离的场合(如制式转换和数字编码等)，可采用数字滤波这类较复杂的技术。
(5) 与NTSC 制相比，PAL 制电路复杂，对同步精度要求高等缺点。
(6) 存在行顺序效应，即“百叶窗”效应。
这是因为FU和±FV二分量互相串扰是逐行倒相的，造成相邻两行间较大亮度差异。