全电视信号组成及标准彩条

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100%幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值
色 别 R G B Y R -Y B -Y
白 1 1 1 1.00 0.00 0.00
黄
青
绿
品 1 0 1 0.41 0.59 0.59
红
蓝
黑 0 0 0 0.00 0.00 0.00
1 0 0 1 1 1 0 1 0 0.89 0.70 0.59 0.1 -0.70 -0.59 1 -0.89 0.30 -0.59
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彩条信号由四个数码命名时，其百分比幅度和饱和度 可以这样计算： 饱和度%=[1-(Emin/Emax)γ]×100%； 幅度%=Emin/EW×100%。 Emin和Emax分别对应彩条信号R、G、B的 最大值和最小值； EW为白条所对应的R、G、B的信号幅度。
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本章应掌握内容 1、光电转换原理（CCD，视像管） 2、逐行扫描与隔行扫描（扫描光栅，扫描电流，二者比较） 3、视频图像信号的基本参数（扫描参数、垂直分解力， 水平分解力，图像对比度，灰度，图像带宽） 4、视频图像信号的组成（图像信号，同步信号， 消隐信号，开糟脉冲，均衡脉冲） 5、图像信号的频谱 6、亮度信号与色差信号 7、标准彩条信号
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八、标准彩条信号
1、作用 标准彩条信号是由彩条信号发生器产生的一种测试信号。 它是用电的方法产生的模拟彩色摄像机拍摄的光电转换信 号，常用以对彩色电视系统的传输特性进行测试和调整。 2、组成 标准彩条信号是由三个基色、三个补色、白色和黑色，依 亮度递减的顺序排列的8条垂直彩带。彩条电压波形是在一 周期内用三个宽度倍增的理想方波构成的三基色信号。
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2、图像信号位于白色和黑色电平之间，复合消隐信号的电 平规定比黑色电平稍黑。
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3、复合同步电平比复合消隐电平具有更黑的电平，即"比黑 还黑"。这样复合同步信号与图像信号、消隐信号在幅度上 有较大的差别，便于在接收端用简单的限幅器（即同步分离 级），从全电视信号中分离出复合同步信号。
青 0 0.75 0.75 0.526 -0.526 0.224 0.224
绿 0 0.75 0 0.440 -0.440 -0.440 0.310
品 0.75 0 0.75 0.310 0.440 0.440 -0.310
红 0.75 0 0 0.225 0.526 -0.224 -0.224
蓝 0 0 0.75 0.083 -0.083 0.668 -0.083
图像信号的频谱
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七、基色信号、亮度信号、色差信号
1、基色信号
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特点： 1）三路基色信号产生原理相同，幅度取决于三基色分量 2）实际系统中由于频带有限，不能直接传输三基色分量， 而是传输亮度信号和色差信号。
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2、亮度信号 1）彩色电视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，必然会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。 2）所谓的兼容，就是黑白电视机可以收看到彩色电视系统 所发射彩色电视信号（当然，所看到图像仍然是黑白图 像。）；彩色电视机可以收看到黑白电视系统所发射黑白 电视信号（当然，所看到图像也是黑白图像。）。
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在已知(R - Y)和(B - Y)的情况下，可以容易地求得(G-Y)。 令：Y =0.30Y + 0.59Y + 0.11Y，并与亮度方程相减： 0.30（R-Y）+ 0.59（G-Y）+ 0.11（B-Y）=0 得： 传送Y、 R-Y、 B-Y 在接收端根据上式先用矩阵电路解出(G-Y)，再运算： (R-Y)+Y =R ，(G-Y)+Y =G ，(B-Y)+Y =B， 即可恢复出基色信号。
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③ 垂直方向有细节变化 垂直方向有精细细节变化时，两场信号会有差异，其信号 波形以帧为周期重复，故频谱成应为n fH±m fF（fF为帧频， 25Hz）。由于垂直方向内容有不小的相关性，所以，帧间差 引起奇数倍成份相对较小。
Hale Waihona Puke Baidu
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2、图像信号的频谱待征
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在传送彩色图像时，三基色电压R、G、B不相同，若三个值 都不为零，则说明该被传送的彩色是非饱和色，因为其中必 然包含有由相等的三基色显所组成的白色成分。 若三个值中有一个或两个为零，则所传送的彩色为饱和色。 比如传送饱和黄色，R＝G＝1、B＝0， 其亮度信号和色差信号分别为： Y = 0.30 + 0.59 = 0.89， B - Y = 0 - 0.89 = -0.89， R - Y =1 - 0.89 = 0.11， 此时，(R - Y)和(B - Y)均不为零。
黑 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00
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3、表示 标推彩条信号还可以用另一种由四个数码表示的命名法。 例如l00-0-100-0彩条信号、100-0-75-0彩条信号等。 在四位数码中，各信号均指经γ校正后的信号。 每一数字表示相应条的基色信号的百分比幅度， 而基准则是组成白条的任一基色信号的幅度。
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2）在传送黑白电视图像时，R、G、B应相等， 因而色度信号为零。 设R＝G＝B＝Ex，则利用亮度方程可求得： Y =0.30 Ex+0.59 Ex+0.11 Ex =Ex R-Y= Ex - Ex =0 B-Y= Ex - Ex =0 对于黑白电视信号，反映色度的信号为零， 表明具有很好的兼容性。
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3）兼容的必备条件 A、所传送的彩色电视信号中应有 亮度信号和色度信号两部分。 亮度信号包含了彩色图像的亮度信息，它与黑白电视机的图 像信号一样，能使黑白电视机接收并显示出无彩色的黑白画 面； 色度信号包含了彩色图像的色调与饱和度等信息，被彩色电 视机接收后，与亮度信号一起经过处理后显示出彩色画面。 另外，彩色电视机接收到黑白电视信号后，也能显示出与黑 白电视机基本相同的图像。
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2、一场全电视信号波形
A、将图像信号、复合同步、复合消隐、槽脉冲和均衡脉冲 等叠加，即构成黑白全电视信号，通常也称其为视频信号。 B、我国现行电视标推规定：以负极性全电视的同步信号 顶电平作为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。 各脉冲的宽度为：行同步4.7μs；场同步160μs (2.5行， H表示行，V表示场)；均衡脉冲2.35μs；槽脉冲 4.7μs；场消隐脉冲1612μs；行消隐脉冲12μs。
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② 在垂直方向也有亮度变化 信号仍然是以行频重复的，用二维傅立叶级数分解，可 得频谱分布图。频谱成份为n fH ±m fV，其频谱分布是 离散谱线簇(谱线群)，主谱线为n fH。 特点是信号能量集中在行频fH及其各次谐波n fH的主谱线 上，n越大能量越小。在每个主谱线两旁存在着场频及其 谐波的许多副谱线。m越大，副谱线能量也越小。
五、全电视信号波形（时间域）
1、一行全电视信号波形
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黑白全电视信号由图像信号、复合同步信号和复合消隐信 号组合而成。为了使三者互不干扰，并且在接收端能够方便可 靠地进行分离，黑白全电视信号按下列方式组成： 1、图像信号安排在行、场扫描的正程，复合消隐和复合 同步信号安排在行、场扫描的逆程。
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第一和第二个数字分别表示组成无色条(白、黑条) 的R、G、B的最大值和最小值； 第三和第四数字分别表示组成各彩条的R、G、B 的最大值和最小值。
例如，若组成白条的基色信号的幅度为1，则100-0-75-0彩 条的各基色幅度为：白条信号为1；黑条信号为0；对应的 各彩条信号的最大值为0.75，最小值为0。
视 频 信 号 的 传 输
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概述 视 频 信 号 的 产 生 CCD像感器的抽样原理 CCD的光／电转换 逐行扫描与隔行扫描 视频信号与电视图像的基本参数 视频图像信号
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2.6 视频图像信号
2.6.1 视频图像信号 2.6.2 黑白图像信号的频谱 2.6.3 基色信号、亮度信号与色差信号 2.6.4 标准彩条信号
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3、色差信号 1）由亮度方程： Y =0.30R + 0.59G + 0.11B 可得色差信号： R-Y=R -（0.30R + 0.59G + 0.11B）=0.70R - 0.59G - 0.11B G-Y=G -（0.30R + 0.59G + 0.11B）= - 0.30R + 0.41G - 0.11B B-Y=B -（0.30R + 0.59G + 0.11B）= - 0.30R - 0.59G + 0.89B 三个色差信号中只有二个是独立的，常选用(R - Y)和(B - Y)两 个色差代表色度信号。这是因为对大多数彩色来说，(G-Y)比 (R - Y)和(B - Y)数值要小，如选择(G-Y)对改善信噪比不利。
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画出屏幕图像如图2－2、图2－4所示电视图像信号相邻两行 正极性电视信号波形,并表明重复周期（画两个周期）。
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3、规范 标准彩条信号有多种规范，如 “100％幅度、100％饱和度” 彩条，这种规范中白条电平为1，黑条电平为0，三基色信 号的电平非1即0。但此类彩条色度信号幅度较大，与亮度 信号叠加后会造成信号动态范围过大而产生失真。 故我国规定使用75%幅度、100％饱和度信号作为 标准测试信号。
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NTSC制 标准彩条信号波形图
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PAL制 标准彩条信号波形图
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黑白全电视信号
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六、全电视信号频谱分析
频谱，就是信号中所含的频率成份及其能量分布，即各频 率成份的相对幅度。全电视信号的频谱，应是它所包含的 主体信号(图像信号)与辅助信号的频谱之和，图像信号的谱 有一定规律性。 1、静止图像的频谱 ① 只在水平方向有亮度变化的静止图像 这种情况下，每个行扫描得到的图像信号都是一样的（以 行频重复）。为了方便讨论，我们忽略了行逆程。根据傅 立叶分析，频谱是线状谱，位于行频fH及其谐波n fH上。 且n越大，能量（幅度）越小（对于我国，6MHz带宽最高 谐波次数n=384）。
1 0 0 0 0 1 0.30 0.1 1 0.70 -0.1 1 -0.30 0.89
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75%幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值
色 别 R G B Y R-Y B-Y G -Y
白 1 1 1 1.00 0.00 0.00 0.00
黄 0.75 0.75 0 0.668 0.083 -0.668 0.083
① 以行频及其谐波为中心,形成梳齿状的离散频谱。 ② 随着行频谐波次数的增高，谱线幅度逐渐减小。这说 明黑白图像信号的主要能量分布在视频信号的低频端。 ③ 实践证明，无论是静止或活动图像，行频主谱线两旁的 副谱线谐波次数不大于20。按m=20计算，各谱线群所占宽 度仅为2m fV＝20×20×50＝2kHz，相邻两主谱线间距为 15.625kHz，可见各群谱线间存在着很大的空隙。
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B、彩色电视信号通道的频率特性应与黑白电视通道频率特 性基本一致。 相同的频带宽度 图像载频 伴音载频 图像和伴音的调制方式应黑白电视系统相同， 且频道间隔相同(8MHz)。
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C、彩色电视与黑白电视应有相同的扫描方式及扫描频率， 相同的辅助信号及参数。 D、应尽可能地减小黑白电视机收看彩色节目时所受到（彩 色信号的）干扰，以及彩色电视中色度信号对亮度信号的 干扰。 4）亮度信号形成(亮度方程） Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B
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电视原理
Principle of Television
主讲：邓天平
华中科技大学电子与信息工程系 Email：dtphust@163.com
课程安排
1 绪 论 2 视 觉 特 性 与 计 色 制 2 4 视 频 信 号 的 处 理 5
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6 视 频 信 号 接 收 与 显 示
视
频 信 号 产 生