电视机编码器与解码器

彩色电视机编码器和解码器的设计

摘要

集成电路彩色电视机按制式可分为：NTSC制、PAL制和SECAM制等。我国采用PAL 制式，标准的PAL制式彩色电视机也称为PAL-D彩色电视机。典型的PAL－D彩色电视机电路主要由公共通道、伴音通道、解码电路、图像重显电路、控制电路和电源电路等部分组成。

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。

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。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。由于PAL制为1/4行间置，所以亮、色分离要比NTSC制困难(NTSC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行延迟)，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。与NTSC制相比，PAL制电路复杂，对同步精度要求高等缺点。

关键字：PAL制，数字滤波,编码器，解码器

目录

1彩色电视机三大制式简介 (1)

1.1NTSC制的特点 (1)

1.2 SECAM制特点 (2)

1.3 PAL制及其特点 (3)

2PAL制原理 (3)

3 PAL制PAL制编码原理 (4)

3.1逐行倒相 (5)

3.2 PAL调制原理 (6)

3.3PAL制频谱间置原理 (7)

4PAL解码原理 (8)

4.1亮度信号和色度信号的分离 (9)

4.2色同步信号和色度信号的分离 (9)

4.3色度信号的两个分量F U、F V的分离 (10)

4.4同步检波将F U、F V分量解调为U、V信号 (11)

4.5解码矩阵将Y、U、V信号还原为三基色信号 (12)

5梳状滤波器解码原理 (12)

6PAL彩色电视机原理框图 (15)

总结 (17)

致谢 (18)

参考文献 (19)

1彩色电视机三大制式简介

NTSC、PAL、SECAM并列为当今世界上三大彩色电视广播制式，分别得到了世界各国的采用。这三种制式都与黑白电视兼容，但是它们三者之间不兼容，在不同制式的节目之间进行交换时需要进行制式转换。

简单地讲,当今世界三大彩色电视广播制式的共性是:它们都与原来的黑白电视相兼容,且都是用摄像机摄取三基色信号,并把这三基色信号编码成一个亮度信号Y和色差信号(R-Y)、(B-Y)来传送,其主要差别体现在两个色差信号对副载波的调制方式上。

1.1 NTSC制的特点

NTSC制于1953年在美国开始广播,是较早应用于彩色、黑白兼容的彩色电视制式。为了压缩频带,又能获得良好的图像质量,NTSC制有如下的特点:

(1)NTSC制采用的频带宽度为4MHz,扫描行数为525行,扫描场数为60场,可以与原黑白电视相兼容。

(2)根据人眼的视觉对亮度细节较敏感,对彩色细节不敏感的特性,将亮度信号以宽频带传送(0～4MHz),以窄带传送(0～1.5MHz)色度信号。

(3)采用频谱间置技术,副载频选为

f SC=3.579545MHz （1）

(4)选用Y、I、Q作为传输信号,其中Y仍为亮度信号,I、Q为色差信号,它是色差信号(R-Y)和(B-Y)的一种线性组合。它们之间的关系由下式确定:

I=0.877(R-Y)cos33°-0.493(B-Y)sin33°（2）

Q=0.877(R-Y)sin33°+0.493(B-Y)cos33°（3）

上式表明:I色差信号的矢量超前(R-Y)矢量33°,并处在红黄色区域,Q色差信号的矢量超前(B-Y)矢量33°,并处在蓝紫色区域。如图4-5所示,I、Q仍为互相正交。

图1 Q与(R-Y)、(B-Y)色差矢量的关系

(5)采用正交平衡调幅,把两个色差信号调制在副载波上,色度信号Q分量用双边带方式传送,而I分量用残留边带传送。这样做,既可以使色度信号的带宽得到压缩,又能保证正常的彩色传送,同时,色度与亮度信号之间干扰较小。

(6)在三大兼容制中,NTSC制色度信号的处理过程最为简单,因而相应的解码电路也简单,这给接收机生产带来方便,有利于降低成本。

(7)NTSC制的主要缺点是对相位敏感,容易出现彩色变色。换句话说,传输过程中所产生的相位失真将导致色调变化。

1.2 SECAM制特点

SECAM制是为了克服NTSC制相位失真的缺点而由法国人研制出来的。主要特点如下：

(1)在SECAM制中,传输信号仍采用亮度信号Y,色差信号(R-Y)和(B-Y),但两色差信号不是和亮度信号同时传送的,而是将两个色差信号(R-Y)和(B-Y)逐行轮换对两个副载波(f1=4.025MHz,f2=4.40625MHz)进行调频后,并叠加在逐行传送的亮度信号上一起传送的。也就是说,在第n行时传送(R-Y)调频信号,第n+1行时传送(B-Y)调频信号,而亮度信号则是每一行都传送,在任一行时间内,SECAM制信号中,只存在一个亮度信号和某一个色差信号。所以不会发生互相串色的现象。

(2)在SECAM制中,由于色差信号对彩色副载波采用了调频方式,并且调频信号在进行频率检波之前,可以进行限幅,所以,色度信号对相位失真不敏感。

(3)在SECAM制中,色度信号采用了调频制,由于调频为连续频谱,故不能采用副载频偏置以实现色度信号和亮度信号的频谱交错,因而其兼容性比NTSC制和PAL制稍差一些。

(4)SECAM制的解码和其它制式的解码器一样,亮度信号Y和两个色差信号(R-Y)、(B-Y)在一行时间内必须同时存在,以恢复和重现彩色图像所必须的R、G、B三基色信号。由于SECAM制在一行时间内只有一个色差信号被传送这一特点,所以,在解码器中,根据图像信号行间的相关性,采用64μs延时线,将收到的信号存储一行时间,以使每一行所传送的色差信号可以使用两次,在被传送行使用一次,在未被传送行用延时线的存储特性再使用一次,这正好取得在一行时间内所缺少的那一个色差信号,从而实现了在一行时间内Y、(R-Y)、(B-Y)的同时存在。由于每传送一行色差信号要利用两次,所以这种制式的彩色垂直清晰度降低一半。