彩色电视的基本原理

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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

绿

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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

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

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

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 t

4、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°

0.44∠167°0.63红0.63∠103°青∠283°

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