彩色电视编码与解码原理
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。
第六章PAL制彩色解码器的组成及原理
第六章 PAL制彩色解码器
3.副载波恢复电路：
1）作用：一是为同步检波器加入一个频率和相位与发 送端相同的基准副载波信号。
二是提供ACC、ACK等电路的控制信号。
2）组成：
锁相环电路
B
APC
鉴相器
7.8KHz 选频放大
移相网络
低通 滤波器
VCO压 控振荡器
s in sc t
识别信 号形成
+1
双稳态 触发器
第六章 PAL制彩色解码器
自动亮度限制电路 .
第六章 PAL制彩色解码器
2.色度通道
1）色度通道的作用:色度通道的功能是从FBYS信号中分离 出FB信号，再从中分离出色差信号ER-Y和EB-Y。
2）色度通道的组成如下图:
FBYS
FB
F
带通
色同
放大器
步分离
彩色 控制
FV
V同 步检波
V放大器 V
ER-Y
U
+
s in sc t
1H 延迟
1H 延迟
(LC89950) 基带延迟线
第六章 PAL制彩色解码器
基带延迟线的主要器件是 CCD（电荷耦合）器件，它是 在 P（或 N）型半导体硅衬底上生成一层约 100 nm 厚的二氧 化硅绝缘层，再在绝缘层上依次沉积金属电极，就形成了金属 -氧化物-半导体主体。CCD 器件还具有输入和 输出结构，输入结构是将输入的电信号转化为电荷量的多少注 入到 MOS 电容器，输出结构是根据 MOS 电容器所带电荷量 的多少转化为信号电压的高低。MOS 电容器在有规则的时序 脉冲作用下，使电容器上所充的电荷一级一级往下转移，可实 现信号的延时。
ACC电路：称为自动色度控制 ，色度信号幅值的变化， 自动调节色度放大的增益。
彩色电视基础知识
彩色电视基础知识彩色电视的理论基础是建立在色度学与视觉生理学基础上的。
因此要了解彩色电视应该首先了解色度学方面的有关基础知识。
一、彩色的三要素人眼对任何一种颜色的光引起的视觉反应，都可用亮度、色调和色饱和度三个参量来描述，通常把颜色的亮度、色调和色饱和度称为彩色的三要素。
1.亮度：是指彩色光对人眼作用后，人眼所能感觉到的明暗程度。
2.色调：表示颜色的种类，如红、绿、黄等的区别，取决于该种颜色的主要波长。
3.色饱和度：表示颜色的深浅程度，是按该种颜色混入白光的比例来表示。
没有掺入白色光的单色光的色饱和度是100％。
在彩色电视技术中，色调和色饱和度常常被用来组成色度的概念。
也就是说，在彩色电视中所说的色度就是色调和色饱和度的合称，它即表明了彩色光的颜色种类，又表明了颜色的深浅程度。
二、三基色原理与混色方法1.三基色原理在自然界中，绝大多数的彩色光都可以分解为红（Red）、绿（Green）、篮（Blue）三种基色光；相反，利用红、绿、篮三种基色光按不同比例混合，又可以模拟出自然界的绝大多数的彩色。
这个规律称为三基色原理。
特点：三基色的选择不是唯一的。
在彩色电视中选择红、绿、篮作为三基色是因为人眼对这三种基色的光最敏感。
三基色必须是相互独立的，即其中任一种基色不能由另两种基色混合产生。
合成后的彩色的色调和饱和度由三基色的比例决定；它的亮度等于三基色亮度的总和。
2.混色法在彩色电视中采用相加混色法。
相加混色法有直接混色法和间接混色法两种。
直接混色法——是把三种等量的基色光同时投射到一个白屏幕上，会得到不同的颜色。
让我们做一个试验吧，请从三基色中选择步步不同的颜色组合，注意摄像机屏幕有什么变化。
利用这种方法，我们调节三种基色的不同比例，可以混合出自然界绝大多数色彩。
间接混色法——是利用人眼视觉的特性进行混色的。
通常可分为时间混色法和空间混色法。
1）时间混色法：将三种基色的光轮交替的投射到白屏幕上，只要色轮的转速够快，利用人眼视觉暂留特性，可得到与直接混色法相同的效果。
电视原理之彩色电视信号的传输
电视原理之彩色电视信号的传输彩色电视信号的传输是电视原理中的重要内容之一。
彩色电视信号的传输需要通过转换、编码和解码等系列过程，以保证图像色彩的还原和清晰度。
在彩色电视信号传输中，首先需要将彩色画面转换为电视信号。
彩色画面的颜色是由红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）三种基本色组合而成的。
在彩色电视信号中，这三种基本色会被用来产生亮度信号（Y）和色度信号（I、Q）。
其中，亮度信号表示图像的亮暗程度，而色度信号则表示图像的颜色信息。
接下来，这些信号需要经过编码处理。
编码的目的是将亮度信号和色度信号转换为数字信号，以方便传输和解码。
通常采用的编码方式包括PAL（相位选择性调制）和NTSC（美国全国电视系统委员会）等。
PAL编码是一种利用相位差来实现彩色图像传输的编码方式。
具体来说，亮度信号和色度信号会分别进行调制，并按照固定的相位差关系相加。
这种相加的方法可以在接收端恢复出亮度信号和色度信号，以还原出彩色图像。
NTSC编码是一种将亮度信号和色度信号分开传输的编码方式。
在NTSC编码中，亮度信号会直接传输，而色度信号则经过颜色子载波的调制后传输。
接收端通过解码器将亮度信号和色度信号重新合成，从而得到彩色图像。
最后，接收端需要对传输过来的信号进行解码处理。
解码的目的是将数字信号转换为模拟信号，以还原出原始的彩色图像。
解码器会根据编码方式和参数对信号进行处理，并通过反向的调制和解调过程将信号转换为模拟信号。
总的来说，彩色电视信号的传输涉及到转换、编码和解码等过程。
通过这些处理，彩色电视信号可以被有效地传输和还原，以呈现出清晰、准确的彩色图像。
这为我们提供了丰富多彩的观影体验。
彩色电视信号的传输是电视原理中的重要内容之一。
彩色电视信号的传输需要通过转换、编码和解码等系列过程，以保证图像色彩的还原和清晰度。
在彩色电视信号传输中，首先需要将彩色画面转换为电视信号。
彩色画面的颜色是由红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）三种基本色组合而成的。
第四节 NTSC制色差信号及编码、解码过程讲解
第四节NTSC制色差信号及编码、解码过程
NTSC 制是世界上第一个用于彩色电视广播，并在商业上
取得成功的彩色电视制式.，这一制式是在正交平衡调制之前，
将被压缩的色差信号U、V又进行了一定的变换，从而产生了I、Q信号，这样做，可对色差信号的频带进行进一步的压缩。
一．I、Q色差信号
对视觉特性研究表明，人眼对红、黄之间颜色的分辨力最
强; 而对蓝、品(紫)间颜色的分辨力最弱，在色度图中以I 轴表
示人眼最为敏感的色轴，而以与之垂直的Q 轴表示最不敏感的
色轴，.这样，倘若采用坐标变换，将U、V 信号变换为Q、I 信号，这样就可对I 所对应的色度信号采用较宽的带宽(不对称边带：+0.5MHz ～-1.5MHz)，而对Q 信号对应的色度信号则
只需采用很窄的带宽(对称边带：±0.5MHz)来进行传输，这就是进行这一变换的目的。
定量地说，Q、I正交轴与U、V 正交轴有33°夹角的关系，
如图2-14 所示。
这样任一色度，既可以由U、V 表示，同样也可用Q、I表示。
通过几何变换不难推出他们之间有如下的关系：Q=U cos33 ° +Vsin33 °
（2-17）
I=U（—sin33°）+V cos33°
2
图2-14 Q、I轴与U、V轴的关系
利用亮度方程及（2-10）、（2-11）式，结合（2-17）式，可
求出Q、I 与三基色R、G、B 的关系为：
Y=0.30R+0.59G+0.11B
(2-18)
Q=0.21R-
0.52G+0.31B
(2-19)
I=0.60R-0.28G-
0.32B
(2-20)。
第讲：彩色解码电路原理与维修（精品）
都采用集成电路解码器。集成解码器集成度高，外
围元件少，性能好，工作稳定，调试简单。早期的
解码器有专用的集成电路，目前的解码器都和电视
机的其他小信号处理电路集成在一块超大规模集成
电路中。而彩色电视机有NTSC制、PAL制和
SECAM制三种，不同的制式编码方式也不同，其解
码方式也不完全相同。我国采用PAL制，本章主要
20
图7－4 创维4Y－01型单片彩色电视机亮度通道电路组成
21
在图7－4中，由LA76810的46脚输出的视频 信号，经R217、R218分压后返回到LA76810的 44 脚。从 AV端子输入的视频信号，经 AV／TV开关切 换后，从 LA76810的42脚输入到LA76810的内部电 路。这两种视频信号分别经箱位电路送至内部的视 频开关，在LA76810的内部，两种视频信号的切换 由I2C总线控制，经切换后的视频信号分为两路：一 路送亮度信号通道，另一路送色度信号通道。送入 亮度通道的视频信号，首先经陷波电路滤除色度信 号，同时可以吸收6．0 MHz或6．5 MHz的第二伴 音中频信号，以避免伴音对图像的干扰。陷波后的 亮度信号在集成块内经延迟、黑电平延伸、直流恢 复、清晰度增强和对比度控制电路处理后送基色矩 阵电路，与色度通道送来的三个色差信号经过矩阵 运算，形成三基色信号分别从19、20、21脚输出。22
14
（2）色度信号处理电路 经带通滤波器取出的色度信号和色同步信号进
入色度信号处理电路，如图7-1上部点划线框内所 示。在色度信号处理电路中，色度信号与色同步信 号又要进行分离，分别进行处理。
色度信号首先进入色度信号放大器，经过放大
后加至延时U和 FV，再送至各自的同步检波器中，分别被相位正 确，相互正交的两个再生彩色副载波进行同步检 波，取出两个色差信号R-Y和B-Y。两个色差信号中 分别有一部分信号进人G-Y矩阵电路，由G-Y矩阵电 路恢复出第三个色差信号G-Y。
电视机上的画面原理
电视机上的画面原理电视机的画面原理分为三个主要部分，即视频信号的产生、传输和显示。
首先，视频信号的产生是指摄像机将视景通过光学透镜转化为电信号。
摄像机中的图像传感器会将光线转化为电荷信号，然后经过放大和采样处理，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
一般来说，现代的摄像机会采用彩色图像传感器，它们可以根据光线的不同波长来获取红、绿和蓝三个颜色通道的信号，然后通过合成这些通道的信号来得到彩色图像。
接下来，视频信号的传输是指将摄像机中获得的数字信号通过一系列的传输媒介传送到电视机。
这个过程通常会包括信号的编码和解码。
编码是指将原始的视频信号转换为特定格式的编码信号，以便于传输和存储。
目前最常用的视频编码标准是H.264和H.265。
解码则是指在电视机端将接收到的编码信号解码为原始的视频信号。
这一过程通常由电视机内部的芯片或者外部的解码器来完成。
最后，视频信号的显示是指将解码后的视频信号通过电视机屏幕显示出来。
电视机屏幕一般采用液晶显示技术或有机发光二极管（OLED）技术。
液晶屏幕是由许多小小的液晶单元组成的，每个液晶单元可以通过改变电场的方向和强度来控制光线的透过与否，从而形成图像。
而OLED屏幕则是由许多发光的有机材料组成的，这些材料在受电后会发出不同颜色的光，通过控制每个像素点的电流来实现图像的显示。
除了上述三个主要部分，电视机的画面原理还涉及到很多其他的技术和原理。
例如，为了提高图像的质量和流畅度，电视机会使用一些图像处理技术，如降噪、锐化、对比度增强等。
此外，为了保证视频信号的传输质量，还需要考虑信号的传输带宽、噪声干扰、压缩率和延迟等因素。
总之，电视机的画面原理包括三个主要部分，即视频信号的产生、传输和显示。
通过摄像机将视景转换为电信号，然后经过编码和解码传输到电视机，并通过液晶或OLED屏幕显示出来，最终形成完整的图像。
同时，为了提高图像质量和保证传输质量，还需要借助其他技术和原理的支持。
彩色编码的原理
彩色编码的原理彩色编码是一种将颜色信息存储和传输的技术，其原理是利用不同的颜色值表示不同的颜色。
在计算机中，彩色图像由RGB三原色（红、绿、蓝）组成，每个颜色通道的取值范围是0到255。
彩色编码通过对RGB通道的取值进行组合，从而生成不同的颜色。
在彩色编码中，每个像素点都包含了红绿蓝三个通道的颜色信息。
具体来说，每个像素点由24个二进制位表示，其中8位表示红色通道的取值、8位表示绿色通道的取值、8位表示蓝色通道的取值。
通过不同的组合方式，这24个二进制位可以表示2^24 = 16,777,216种不同的颜色。
例如，当红色通道取值为255、绿色通道取值为0、蓝色通道取值为0时，表示的是纯红色。
当三个通道的取值都为0时，表示的是黑色，而当三个通道的取值都为255时，表示的是白色。
通过这种方式，我们可以使用彩色编码来表示各种各样的颜色。
在计算机中，彩色编码是图像处理、显示以及传输中非常重要的一部分。
它使得我们能够在计算机屏幕上看到丰富多彩的图像。
彩色编码常用于数字摄像机、电视、计算机显示器、图像处理软件等各种应用中。
彩色编码的原理主要涉及到如何将RGB通道的颜色值转换为二进制表示，以及如何将二进制表示转换为RGB通道的颜色值。
在图像处理中，这种转换通常通过编码和解码来实现。
编码是将RGB通道的颜色值转换为二进制表示的过程。
通常使用的编码方式是将每个通道的颜色值除以255后再乘以2^8-1，然后将结果转换为二进制表示。
例如，当红色通道的颜色值为255时，编码过程是将255除以255后得到1，再乘以255得到255，然后将255转换为二进制表示。
解码是将二进制表示转换为RGB通道的颜色值的过程。
通常使用的解码方式是将二进制表示转换为十进制表示，然后除以2^8-1后再乘以255。
例如，当二进制表示为11111111时，解码过程是将11111111转换为255，然后将255除以255后得到1。
彩色编码的目的是在减少数据存储和传输的同时，保持图像的质量。
PAL制及其编、解码过程
PAL制及其编、解码过程PAL是Phase Alternation Line（逐行倒相）的缩写。
PAL制是在对色度信号采用正交平衡调幅的基础上，将其中一个色度分量(FV分量) 进行逐行倒相，在发端周期性地(行频)改变FV分量的相序，在收端采用平均措施，以减轻传输相位误差带来的影响。
2．5．1 相位失真的慨念及影响彩色电视机的图像失真有亮度失真、饱和度失真和色调失真(几何失真不讨论) 。
其中，亮度失真主要影响景物的层次，色饱和度失真则改变颜色的深浅程度，而色调失真会造成景物的颜色改变。
这三种失真中，人眼对色调的失真最为敏感，NTSC制中，色度信号的相位失真会带来明显的色调失真。
彩电调谐不准确，多径效应及传输系统的非线性等都可能引起相位失真，实践证明，要使人眼感觉不到色调畸变，相位失真应小于±5°。
PAL制彩色电视系统，就是为解决相位敏感性而发展起来的。
返上2．5．2 PAL色度信号PAL制获得色度信号的方法，也是先将三基色信号R、G、B变换为一个亮度信号和两个色差信号，然后再用正交平衡调制的方法把色度信号安插到亮度信号频谱的间隙之间，这些与NTSC制大体相同。
不同的是，将色度信号中的FV分量进行逐行倒相，色轴不旋转。
逐行倒相规律是：第n行色度：F n= U sinωSCt + V cosωSCt，第n+1行色度：F n+1= U sinωSCt - V cosωSCt，PAL色度信号的数学表达式为：对于隔行扫描来说，奇数帧(第1，3，5，…帧)的奇数行取正号，偶数行取负号；偶数帧(第2，4，6、…帧)的奇数行取负号，偶数行取正号。
取正号的行叫NTSC行(简称N行)，取负号的行叫PAL行(简称P行) ，如图2-20所示应该指出，逐行倒相并非将整个色度信号倒相，也不是扫描方向的改变，而是将色度V分量（FV分量）的副载波相位逐行改变180°.对于任意色调的色度信号，若N行用Fn表示，P行用Fn+1表示，则P行的矢量Fn+1应该与N行矢量Fn以U轴为对称，图2-21（a）。
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
彩色电视编码与解码原理
3、清晰度与图像的扫描行数 电视图像的清晰度与电视系统传送图像细节的能力有关，
该能力称为电视系统的分解力。通常用扫描行数来表征电视系
统的分解力 。
（1）水平分解力：沿垂直方向的像素点数。
（2）垂直分解力：沿水平方向的像素点数。
彩色电视编码与解码原理
色度学知识
4、亮度特性
对同一波长的光，当光的辐射功率不同时，则给人的亮 度感觉也不同；辐射功率相同而波长不同，则给人的亮度感 觉也是不同的。
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。
彩色电视编码与解码原理
色度学知识
本课小结： 1、可见及其特性 2、彩色三要素 3、人眼的视觉特性 4、三基色原理与混色 5、亮度方式
100
相 80 对 视 60
敏 40
度 20
（%） 0
400
500
600
700
视觉灵敏度：同等5能55n量m 的光源,人眼对 λ=555nm的黄绿色光的亮度感觉最强。
彩色电视编码与解码原理
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)时间相加混色法：这种方法利用人眼的视觉惰性， 顺序地让三种基色先后出现在同一表面的同一点处，当三 种基色光交替出现的速度很快时，人眼感觉到的这三种基 色光的混合后的彩色。
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
彩色电视机原理与技术
彩色电视机原理与技术
彩色电视机是一种利用色彩显示技术的电视设备。
它的原理和技术包括以下几个方面：
1. 彩色图像传输：彩色电视机通过接收传输信号来显示彩色图像。
传输信号中包含了三个基本颜色信号：红色、绿色和蓝色。
这些信号经过电视信号源编码后，通过电缆或无线传输到彩色电视机中。
2. 基本颜色信号分解：彩色电视机接收到传输信号后，将其分解为红色、绿色和蓝色三个基本颜色信号。
这种分解可以通过一种叫做彩色解调的技术实现。
彩色解调电路会将传输信号中的基本颜色信号分别提取出来。
3. 颜色混合：在彩色电视机中，红色、绿色和蓝色的基本颜色信号会经过放大处理后，再进行混合。
彩色电视机的显示屏通过控制这三个基本颜色的亮度和强度来合成各种颜色。
这种颜色混合的技术被称为加色混合。
4. 显示技术：彩色电视机能够将混合后的颜色信号显示在屏幕上。
屏幕上的每个像素点都由红、绿、蓝三个基本颜色的亮度来决定。
彩色电视机会根据每个像素点的颜色信号来控制显示屏上的亮度和色彩。
5. 彩色增强技术：为了提高彩色电视机的显示效果，一些彩色增强技术也被应用在其中。
例如，色度调节技术可以增强图像的色彩饱和度，对比度调节技术可以增加图像的锐度和对比度。
彩色电视机的原理和技术使得我们能够享受到丰富多彩的图像和视频内容。
通过不同的电视信号传输和显示处理技术，彩色电视机为我们带来更加真实和逼真的视觉体验。
电视原理A验指导书(一)
“电视原理A”实验指导书（一）一、实验课程编码：103018二、实验课程名称：电视原理A三、实验项目名称：编码器测量实验四、实验目的1．认识本次实验所需仪器，并掌握其基本使用。
2．了解8051单片机和MC1377编码芯片。
3．初步熟悉单片机程序及相关指令。
4．了解彩条信号发生器基本原理。
5．对彩色电视信号的各组成信号的作用、参数有清晰的认识。
五、主要设备电脑（装有medwin软件）、MCS-51仿真仪、双路直流电源（+5V，+12V）、双踪示波器、彩色电视编码器实验板、彩色监视器六、实验内容1．彩色电视编码器实验板原理图1.1为彩色电视编码器实验板的原理图，其中8051芯片的P1.0管脚与MC1377的2管脚相连，为其提供同步信号，P1.1,P1.2,P1.3管脚与MC1377的3，4，5管脚相连，图1.1 彩色电视编码器实验板原理图分别提供的R, G,B 三路信号。
8051芯片的18，19脚连接12M 晶振，使得单片机执行最小指令时间为1微秒。
2．MC1377芯片内部电路组成及工作机理图1.2为MC1377芯片内部电路原理图，作用是编码器芯片，将三基色信号变换处理后得出彩色全电视信号。
R 、G 、B 信号经视频通道进行各项校正（彩色线性矩阵校正等）和处理后，送入编码矩阵电路，线性变换成亮度信号Y 和两个幅度已压缩的色差信号R-Y 、B-Y 。
20脚选择PAL 制或者NTSC 制，从而决定R-Y 信号是否逐行倒像。
6脚的亮度信号，经过延时放大，最后与色度信号叠加，混入复合同步信号，组成彩色全电视信号。
图1.2 MC1377芯片内部电路原理图下表为各管脚的波形图测 试端 口MC1377管 脚 图 形T1 2SYNCT23R七、实验步骤1、连接系统电路。
1）MCS-51仿真仪与实验板连接。
2）电源电压调至5V和12V，将5V电压与8051相连，12V电压与MC1377相连，注意不要接反！3）检查系统线路，加电。
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。
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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。
讲彩色电视的基本原理PPT课件
3.1 色度学的基本知识
3.1.1光与色 光是一种以电磁波辐射形式存在的物质。电磁波
的频谱范围很广，包括无线电波、红外线、可见光波、 紫外线、X射线、宇宙射线等。可见光随着波长由长到 短的变化，对人眼中引起的颜色感觉是不一样的，呈 现的色光依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等。以 后用“色调”这一术语来表示颜色的类别。电磁波波 谱及可见光的波长如图3-1所示。
第3章 彩色电视的基本原理
绿
绿黄 红
白青紫蓝来自(a)青黄
白 A
蓝
紫
红
(b)
图3-2 (a)相加混色图；(b)彩色三角形
第3章 彩色电视的基本原理 从图3-2(a)得知： 红光＋绿光＝黄光 红光＋蓝光＝紫光 绿光＋蓝光＝青光 红光＋绿光＋蓝光＝白光
以上均指各种光等量相加，若改变它们间的混合比例， 则可以得到各种颜色的光。
EY＝0.30ER+0.59EG+0.11EB
第3章 彩色电视的基本原理
这里，EY、ER、EG、EB各代表亮度信号、红基色 信号、绿基色信号和蓝基色信号的电压，且分别独立。 已知其中任意三种，就可通过加、减法矩阵电路来合 成第四种。在后面的讨论中，为了书写方便，仍把以 上四种信号电压EY、ER、EG、EB分别以Y、R、G、B 来表示。
图3-4给出了由R、G、B这三种基色信号通过编码 合成的亮度信号Y与色差信号R-Y、B-Y的示意图。
第3章 彩色电视的基本原理
R
G 矩 阵
B
R－Y 叠加
－Y
倒相 Y
－Y
第3章 彩色电视的基本原理
彩色电视的实现就是基于此三基色原理的。在彩色电视 中，通常选用红(用字母R表示)、绿(用字母G表示)、蓝(用 字母B表示)作为三种基色光。
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。
7 彩色解调解码电路原理与故障维修
在图像中有许多从白色突变为黑色或由黑色突变为白色的 亮度突变现象，4.43MHz吸收使亮度信号高频成分衰减后，造 成亮度信号前沿和后沿的突变消失。因此，显示出来的图像在 黑白交界处会出现一个灰色的过渡区，使再现的图像轮廓模糊 不清，清晰度变差。为此，可通过勾边电路使亮度信号波形在 突变处有前冲和后冲的电平，从而使图像黑白交界处出现比黑 更黑、比白更白的分界线，好象给图像勾了边，这样，图像轮 廓变得清晰了。
由R-Y同步检波器和B-Y同步检波器两部分组成，其作用是 对梳状滤波器输出的±FV和FU两个平衡调幅波进行同步检波， 解调出R-Y和B-Y色差信号。
同步检波器在检波时除了要输入待解调的平衡调幅波以 外，还要输入一个与平衡调幅波在调制时被抑制掉的载波同频 同相的4.43MHz的等幅波。
7 彩色解调解码电路原理与故障维修
亮度信号的直流分量丢失，不但会造成图像背景亮度发生 变化，还会引起色调和色饱和度失真。加入黑电平箝位电路， 可以把经过耦合电容后的亮度信号的黑电平（即消隐电平） 箝位在同一电平上，相当于恢复了直流分量。
7 彩色解调解码电路原理与故障维修
4．亮度延时电路 该电路作用是对亮度信号进行延时（约0.6μs），以和两
电路、自动消色电路、梳状滤波器和同步检波器等组成。
7 彩色解调解码电路原理与故障维修
1.带通滤波器 从彩色全电视信号中取出（4.43士1.3）MHz的色度信号
（包括色度信号和色同步信号）。 2.带通放大器
对色信号进行放大，其增益受ACC电路的控制。 3.自动色饱和度控制（ACC）电路
产生随输入的色信号强弱而变化的直流控制电压（即AGC 电压），控制带通放大器电压增益，使输出色信号幅度稳定。 4.自动消色（ACK）电路
PAL制彩色全电视信号和彩色电视机的基本原理
PAL制彩色全电视信号和彩色电视机的基本原理彩色电视是利用PAL制彩色电视信号传输和彩色电视机接收的。
PAL制彩色电视信号是一种通过电视信号传输颜色信息的系统。
PAL是Phase Alternating Line（相位交替线）的简称，也是一种调制方式。
它的基本原理是在黑白电视信号的基础上，增加了颜色信息的传输。
在PAL制彩色电视信号中，Y信号代表亮度（黑白信号），U和V信号代表色度（颜色信号）。
在信号传输过程中，亮度信号和色度信号之间会进行编码和解码，以实现彩色图像的传输。
彩色电视机是接收和显示彩色电视信号的设备。
它的基本原理是通过电子束在电视屏幕上扫描并激发荧光物质发光，从而显示出彩色图像。
彩色电视机主要包含三个基本部件：电子枪、蓝色荧光物质和彩色控制电路。
电子枪是彩色电视机中的主要部件，它通过发射电子束的方式，在电视屏幕上进行扫描。
电子束扫描过程中，通过调节电子束的强度和位置，来控制屏幕上的亮度和颜色。
彩色电视机的屏幕上涂有红、绿、蓝三种荧光物质。
这些荧光物质在被电子束激发时会发出红、绿、蓝三种颜色的光。
通过调节电子束的强度和位置，使其扫描到特定的荧光物质上，就可以显示出相应的颜色。
彩色控制电路是彩色电视机中的另一个重要部件。
它负责接收和解码PAL制彩色电视信号，将亮度和颜色信息分别传送给电子枪和荧光物质，从而实现彩色图像的显示。
总结来说，PAL制彩色电视信号和彩色电视机的基本原理是通过信号传输和接收，以及屏幕扫描和颜色显示的方式，实现彩色图像的传输和显示。
这一原理的应用，使得人们可以享受到丰富多彩的电视节目和内容。
PAL制彩色电视信号和彩色电视机是彩色电视技术的关键组成部分。
在PAL制彩色电视信号传输中，Y、U、V信号分别代表亮度和色度信息，通过编码和解码的方式，将颜色信息嵌入到黑白电视信号中。
彩色电视机则通过电子束扫描和荧光物质的发光来显示彩色图像。
下面将从具体组成和工作原理两个方面进行详细介绍。
彩电基本原理简介
第一篇彩电基本原理简介在目前的家用电子、电器产品中，彩色电视机是最复杂的。
如果彩电的原理已经掌握得很好，再去研究其它电路，就是一种居高临下的感觉，将强烈地感觉到一通百通。
总体来看，彩电就是一种把特定格式的信号转换为人们可以感知的声图信号的机器。
这种信号就是彩色图象信号，绝大多数情况下是摄象机形成的，部分是计算机等产生的。
为了把彩色的图象用电信号的形式传送出去，而且接收到的电信号还能通过一定转换恢复为原图象，摄象机或者计算机进行了复杂的合成。
除了反映图象各个点明暗情况的黑白信号（亮度信号）外，为了出现彩色，依照特定的方式对彩色进行了编码。
为了保证接收机对这些信号准确显示，还增加了行场同步信号，消隐信号，色同步信号等，这些最终组成视频图象信号。
电视机内部的电路就是根据视频图象信号的组成，一步步地进行分解，处理过程如图1所示。
信号的接收是高频调谐器（习惯上称为“高频头”）完成的。
为了不同节目视频信号的传输，电视台对各套节目分别进行了调制，其中对图象的调制是调幅方式，依一定频带宽度的残留边带方式传送，同时伴音信号也依高出图象载波特定频率的频率载波，以调频的方式调制，和调制的图象共同组成一个声图具备的电视节目射频（RF）传输单位：频道。
我国幅员辽阔，电视频道众多，其中基本频道有57个，划分为VHFL、VHFH、UHF三个波段，有线电视传输方式下，还在波段之间增添了38个增补频道。
2.正交平衡调幅逐行倒相制——Phase-AlternativeLine，简称PAL制。
中国、德国、英国和其它一些西北欧国家采用这种制式。
NTSC制优点是电视接收机电路简单，缺点是容易产生偏色，因此NTSC制电视机都有一个色调手动控制电路，供用户选择使用；PAL制和SECAM制可以克服NTSC制容易偏色的缺点，但电视接收机电路复杂，要比NTSC制电视接收机多一个一行延时线电路，并且图像容易产生彩色闪烁。
因此，三种彩色电视制式各有优缺点，互相比较结果，谁也不能战胜谁，所以，三种彩色电视制式互相共存已经五十多年。
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色度学知识
五、亮度方程 ：
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。
色度学知识
四、三基色原理和混色法
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 重现自然界中的各种彩色。
三、频带压缩
1、频带压缩
经过对许多正常视力的人统计，使用 l MHz带宽传送色 度信号，所获得的彩色图像88％的人会感到满意，若用 2MHz带宽传送色度信号，几乎所有的人都会对所获得 的彩色效果满意。我国电视制式规定: 色度信号的频带 宽度为1.3MHz。
2、幅度的压缩
如果直接将色度信号与亮度信号进行叠加，将使信号的 动态范围超过亮度信号的动态范围而不能满足与黑白电 视系统兼容，因而需对色度信号的幅度进行压缩，但又 不能压缩过甚造成不必要的衰减，经实验知： U=0.493(B-Y) V=0.877(R-Y)
色度学知识
（2）三基色原理的内容： 1）三基色按一定比例混合，可以得到自然界中绝大多数 颜色；反之，自然界中绝大多数颜色，都可以分解为三基色。 2）三基色必须是相互独立。 3）混合色的色调和饱和度由三基色的混合比例决定。 4）混合色亮度等于三基色亮度之和。 3、混色法：利用三基色按不同比例来获得彩色的方法。 （1）种类：相加混色法和相减单混色法。 （2）相加混色法：以三圆法来说明。
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
本课小结： 1、可见及其特性 2、彩色三要素 3、人眼的视觉特性 4、三基色原理与混色 5、亮度方式
作 业： 1、彩色三要素包括哪些？分别由什么决定？ 2、什么是三基色？三基色原理包括哪些内容？ 3、课本
3.2 彩色图像的传输
与黑白电视系统类似，彩色图像的传送也是通过对电视图像的逐点逐行 逐帧的扫描进行的。不同的是，在摄像端通过扫描把扫描点所在之处的 图像上的彩色转换成与该彩色的显像三基色的三色系数成比例的三路基 色信号，而在显像端则将该三路基色信号转换成基色光的亮度。
2、能够实现恒定亮度原理 显示端的信号为：Rd=(R-Y)t +Yt Bd=(B-Y)t+Yt Gd=[-0.5(R-Y)t -0.19(B-Y)t ]+Yt 所以显示的亮度为Yd为： Yd=0.3Rd+0.59Gd+0.11Bd=Yt 对于黑白电视机而言，接收彩色信号时会产生亮度误差， 只有接收黑白图像时，亮度误差才为零。
R-Y=R-(0.30R + 0.59G + 0.11B)=0.70R-0.59G-0.11B 红色差信号 G-Y=G-(0.30R + 0.59G + 0.11B)=-0.30R+0.41G-0.11B 绿色差信号
B-Y=R-(0.30R + 0.59G + 0.11B )=-0.30R-0.59G+0.89B 蓝色差信号
3x103
3x10-17
红 780 630
橙 黄 600 580
绿 青 510 450 430
蓝 紫 380
nm
色度学知识
（2）波长在380nm~780nm之间。 （3）波长由长到短分别引起人眼红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色 感。即可见光包括七种颜色的光。 （4） 白色光（如：太阳光）是一种复合光，可以分解为红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫七种光。
色度学知识
红 黄 绿
白
红色＋绿色 = 黄色
紫 蓝
绿色＋蓝色 = 青色 蓝色＋红色 = 紫色 红色＋绿色＋蓝色 = 白色
青
红色 ＋ 青色=白色
绿色 ＋ 紫色=白色
蓝色 ＋ 黄色=白色
两两互为补色
演 示
彩色电视机只需要将要传送的颜色分解为三基色 (红、绿、蓝)， 然后再分别以对应的一种电信号进行传送就可以了。为了与黑白 电视系统兼容，实际传送的是亮度和色差（表示色度）信号。
二、 正交调制解调基本原理
将两个调制信号分别对频率相等、相位相差90° 的两个正交载波进行调幅，然后再将这两个调幅 信号进行矢量相加（频带宽度没有增加），这一 调制方式称正交调幅。如果两个调制信号分别对 正交的两个载波进行平衡调幅，其合成信号即为 正交平衡调幅信号。
彩色矢量图
正交平衡调幅色度信号形成方框图
一、亮度与三基色信号的关系
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，以 Y 表示，其 特性应与黑白电视信号相同。同时还需传送色度信息，常 以 F 表示。根据三基色原理，必须传送反映R、G、B三 个基色的信息。亮度方程： Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B 从式中可以看到在Y、R、G、B这4个变量中，只有3个是 独立的。所以只要在传送Y 的同时，再传送三个基色中的 任意两个即可。 编码矩阵方程：
3、物体的颜色
（1）发光物体的颜色：其颜色由该发光体所产生的光谱分布来决定。
由照射光源决定； （2）非发光物体的颜色： 由物体的性质决定； 由人眼的视觉特性决定。
色度学知识
（3）标准白光源
物体的颜色会照射光源变化而变化，要确定物体的颜色，必须确定照射光源。 A光源、B光源、C光源、D光源。（实际存在的）
彩色图像的传输
3.3 彩色电视信号的编码与解码
当今世界还是彩色电视与黑白电视兼容的时代， 不能直接传送R、G、B三路信号，需要将其合并 为一路，因而出现了多种彩色电视制式。
NTSC制——正交平衡调幅制
（美国、日本、加拿大）
PAL制——逐行倒相正交平衡调幅制 （英国、澳大利亚、中国） SECAM制——顺序传送彩色与存储制 （法国、苏联）
3.3.2 NTSC制色度编码与解码
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 （带宽不同）。所以通常选择不反映亮度 信息的信号传送色度信息。
一、平衡调幅
解码矩阵为:
R=(R-Y)+Y B=(B-Y)+Y G-Y可根据R-Y、 B-Y运算得到： 由0.30R + 0.59G + 0.11B-Y=0变形得到 0.30(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)=0 则，G-Y=-0.30(R-Y)/0.59-0.11(B-Y)/0.59
R G B
编 码 矩 阵
Y R-Y B-Y
Y R-Y
R
传输通道 G-Y矩阵
B-Y
彩色电视系统信号变换
解 码 矩 阵
G
B
二、传送色差信号的优点
1、兼容效果好
0 = 0.30(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)
所以三色差信号对亮度的贡献为零，色度信号的失真不会影响亮度， 因此黑白电视机不受色度干扰。 在不计γ 失真及传输系统非线性的条件下，色差信号受到干扰时， 将不会影响亮度信号。传送后的电视信号：Yt、(R-Y)t、(B-Y)t。
项目十一：彩色电视编码与解码原 理
授课老师：
彩色电视编码与解码原理
一、教学目的 ①了解三基色原理及混色原理。 ②知道黑白、彩色电视兼容性原理。 ③理解NTSC制彩色电视信号的编码与解码原理。 ④理解PAL制彩色电视信号的编码与解码原理。 二、预备知识提示 知识点内容光学光的特性、光的颜色调制与解调调幅、平衡调幅、调制信 号、载波三角函数运算移相、倒相，乘法器、加法器 三、教学节奏与方式 节拍项目教学内容与教学方式参考学时1色度学重点讲授（1）光与色（2） 彩色的三要素（3）三基色原理（4）亮度方程1 边学边议三基色与混色、 单色与复色0．52彩色图像的传送重点讲授（1）彩色图像的分解（2）彩 色图像的重现1．5 边学边议像素0．53彩色信号编码与解码重点讲授（1） 黑白、彩色电视兼容（2）色度信号编码原理（3）色度信号解码原理1．5 边学边议NTSC制与PAL制的调制与解调0．5
彩色图像的色度信息全部包含在色度信号的振幅与相角之中， 振幅取决于色度信号的幅值，即决定了彩色的饱和度；而相 角取决于色差信号的相对比值，即决定了彩色的色调。
色度学知识
4、亮度特性
对同一波长的光，当光的辐射功率不同时，则给人的亮 度感觉也不同；辐射功率相同而波长不同，则给人的亮度感 觉也是不同的。
100
20 （%） 0 400
相 对 视 敏 度
80 60 40
500
600
700
555nm 视觉灵敏度：同等能量的光源 ,人眼对 λ=555nm的黄绿色光的亮度感觉最强。
色度学知识
彩色图像的传输
彩色电视信号的编码与解码 人眼的视觉特性 三基色原理 亮度方程