第三章 模拟彩色电视制式
模拟彩色电视制式概述
电视制式: (规范、标准 、特点)
1 黑白电视:行频、场频、扫描方式、通道带宽等
2 彩色电视:行频、场频、扫描方式、通道带宽等
外 ,如何传送彩色的
国际上三大彩色电视制式
NTSC制
PAL制
SECAM制
制式 M I DK E A
每帧行
数
525 625 625 819 405
扫描方
式
2︰1 2︰1 2︰1 2︰1 2︰1
fF/fV
(Hz)
30/60 25/50 25/50 25/50 25/50
FH(Hz) 15750 15625 15625 20475 1012
5
BV(MHz) 6 10 3
使用国
家或地
区
美国、
日本
香港 中国 法国 英国
几种黑白电视制式的主要技术指标
编
码
矩
阵
解
码
矩
阵
显
像
管
R
G
B
Y
(R-Y)
(B-
Y)
Y
(R-Y)
(B-Y)
R
B
G
摄
像
机
处
理
反
处
理
传
输
带
宽
同
黑
白
处理方法不同，形成了不同的彩色电视制式。
（目的是减少亮色干扰，提高图像质量）
NTSC制的主要技术:
1.采用正交平衡调幅 方法,把色差信号的频谱搬移到亮
度频谱的高端,减少亮色的干扰。(频谱搬移)
2充分利用人眼的视觉特性，采用I,Q色差信号,进一步
压缩色差信号的带宽,减少亮色的干扰。(I,Q色差信号
)
３精确选择副载频，实现亮色的频谱交错,减少亮色的
干扰。（频谱交错原理）
普通调幅波的数学表达式：
平衡调幅波的数学表达式：
设载波，调制信号分别为：
平衡调幅
平衡调幅波的特点：
1.平衡调幅波不再含载波
分量。
2.平衡调幅波的幅度仅由
调制信号决定。
3.平衡调幅波的极性由调
制信号和载波极性共同决
定，如两者之一反向，平
衡调幅波的极性反向。
4.平衡调幅波的包络不再
是原来的调制信号，因此
不能用普通的幅度检波来
解调，须用同步检波。
色差信号采用平衡调幅的优点：
1.平衡调幅波不再含载波分量，有利于节省传输
功率，有利于减小色度对亮度的干扰。
2.传黑白图像时，R-Y=B-Y=0,平衡调幅波的输出
为零，色对亮的干扰为零。
3.传低饱和度彩色时，R-Y减小，B-Y减小,平衡
调幅波的输出减小，色度对亮度的干扰减小。
色差信号平衡调幅波的数学表达式：
正交调幅的色度信号是调幅调相波
1．其幅度主要反映彩色的饱和度。
2．其相位主要反映彩色的色调。
C
B-Y
R-Y正交平衡调幅
平衡调制
R-Y
B-Y
平衡调制
900移相 加
乘法器
乘法器
ec
(t)
低通放大
低通放大
(B-Y)
(R-Y)
一种正交同步检波框图(接收端的解调原理）
数学分析：
Dx
Dy
发送端产生框图：
K(t
)
e
b(t)
平衡调幅
fsc(1800)
发端色同步信号的产生:
色同步信号的数学表达式:
色同步的作用:
传送发端调制副载波各频率和相位信息
门电路 鉴相器 晶体振
荡器
移相器
低通收端副载波恢复电路
e b(t)
fsc(900)
fsc(00)fsc
收端副载波的恢复:
黄
黄
黄
青 青 青
100-0-100-0标准彩条不压缩的波形:
压缩系数：
压缩以后的色差信号和色度信号的数学表达式:
100-0-100-0标准彩条压缩后的波形:
说明：1三基色和三补色，其色调不变，相角不变，
其幅度随饱和度的变化变化。
2对其它任意色，其幅度不仅取决于饱和度还与色
调有关，其相角不仅取决于色调还与饱和度有关。
结论：幅度主要反映出饱和度，
相角主要反映 色调。
100-0-100-0标准
彩条色度信号矢
量图:
U
Q
VI
Q、I色差信号
Q轴是人眼最不敏
感的色轴
I轴是人眼最敏感的色
轴
(青蓝色
)
(黄绿色)
(橙红色)
(蓝紫色)
(I信号用的
带宽传送)
(Q信号用的
带宽传送)
U
Q
VI
U=(B-Y) V=(R-Y)
Y=++
频谱交错原理
为了进一步减小亮色干扰，精确选择副载频，使
色度信号的各谱线正好插在亮度信号的各谱线中
间，这就是频谱交错原理
525行60场NTSC制
625行50场NTSC制
fsc Fsc+fh Fsc+2fhFsc-fhFsc-2fh
228fh227fh 229fh226fh
Y
Y Y Y Y
亮色主谱线：
Y频谱
色差信号频谱
亮色频谱交错图
227fh 228fh226fh
fsc
I,Q I,Q ,Q
第一幀（一，二场） 第二幀（三，四场）
2M
525行60场NTSC制
编码器框图
525行60场NTSC
制解码器框图
6M
6M
3M
低通 压缩
低通 压缩
V
U
900 00
ec
625行50场NTSC制
编码器框图
90 0
V
U
625行50场
NTSC制
解码器框图
NTSC制的主要性能：
一优点：1信号处理方法简单，电路易集成化，接收机
价格便宜。
2无行顺序效应。
3亮，色频谱以最大间隔错开，亮色干扰最小兼
容性最好。
二缺点：1色度信号的幅度变化影响重现彩色的饱和度。
（主要是微分增益失真的影响）。
2色度信号的相位变化影响重现彩色的色调。（相位敏
感性）
（1）微分相位失真的影响。
（2）不对称边带的影响。（3）多经接收的影响。
一微分增益（DG）：当亮度信号由黑电平变化到白电
平时，通道对彩色副载波呈现不同的增益，称为微分
增益。
二微分相位（DP）：当亮度信号由黑电平变化到
白电平时，通道对彩色副载波呈现不同相移，称
为微分相位。
PAL制
逐行倒相正交平衡调幅
1.发端调制(逐行倒相正交平衡调幅)
2.收端解调(逐行倒相正交同步检波)
3. PAL色同步(摆动色同步)
逐行倒相对改善相位失真的作用
PAL色度信号的频谱
PAL色副载频的选择
PAL色度信号的解码
1 基带延迟线检波、分离
2 梳状滤波器分离、检波
PAL编、解码器的框图 PAL的主要性能
彩色相序：
不倒相行： 品--红--黄--绿--青--蓝--品
倒相行： 品--蓝--青--绿--黄--红--品
PAL色度信
号的矢量图
(标准彩条)
彩色相序交变原理:
平衡调幅
平衡调幅
副载波
发生器
移相器(900)
PAL开关
fsc(00)
U(t)
V(t)
ec(t)
逐行倒相正交平衡调幅框图:
fsc n: +900
n+1: -900
逐行倒相正交平衡调幅色度信号的数学表达式:
2TH
t
同步检波
同步检波
再生副载波
发生器
移相器(900)
PAL开关
fsc(00)
fsc n: +900
n+1: -900
U(t)
V(t)
接收端逐行倒相正交同步检波框图
PAL色同步的作用:
(1)传送发端调制副载波的频率和相位信息
(2)传送发端PAL开关的极性信息
色同步的波形及矢量图：
平衡调幅
平衡调幅
fsc(00)
fsc n: +900
n+1: -900
eb(t)
发端色同步的产生:
PAL色度信号的数学表达式:
门电路 鉴相器 晶体振
荡器
移相器
低通
收端副载波恢复电路:
e b(t)
fsc(+900)
fsc(00)fsc
选通放大
PAL
开关
fsc(-900)
ec(t)+eb(t)
PAL色度信号的频谱(主谱线）
2TH
PAL亮，色频谱交错图（主谱线）
PAL副载频的选择
(n+1)f
H
(n+2)f
H
nfH(n-2)fH (n-1)fH
Y
YY Y Y
（主谱线）
（主谱线）
f
f
PAL亮，色频谱交错图（主谱线）
nfh (n+1/4)
fh
(n-
1/4)fh
fH/4=(78+1/8)fv fH/4=(78+1/8)fv
u+78 V-78
Y-1 Y+1
u+79V-79
u+77 V-77
Y
u+78V-79
Y-1 Y+1
Y
u+77 u+79V-78
(fH/4-fV/2) (fH/4+fV/2)
(n-1/4)fh+1/2fV (n-1/4)fh+1/2fV
亮色副频谱线的交错
无25Hz偏置
有25Hz偏置
PAL色度信号的解调原理(PALD 解码)
DL
Du
Dv
e
c(t)
e
d(t)
2u(t)
2v(t)
减
加
2U(t)
2V(t)
Du
Dv
一行存储器
(一行延迟线
)
一行存储器
(一行延迟线)
ec
(t)
加
加
2U(t
)
2V(t)
1.梳状滤波器分离、检波
2.基带延迟线检波、分离
ec(t) 同步检波（Du）
同步检波（Dv）
Du
Dv
U*
V*
Du
Dv
U*
V*
-
V”
U”
-
U”
V”
n行 n+1行
行
行
行
行
ec(t) 同步检波（Du）
同步检波（Dv）
行
行
行
行
Du
Dv
一行存储器
一行存储器
ec
(t)
加
加
基带延时线检波、分离原理框图
（设相邻两行的彩色完全相同）
DL
Du
Dv
e
d(t)
2v(t)
减
加 2V(t)
梳状滤波器
设延迟线满足理想条件：
1.包絡无失真延迟一行 ( 群时延 )
2.副载波延迟前后相位相反（相时延 ）
作用：分离u(t),v(t)
2u(t)
e
c(t)
2U(t)
DL
Du
Dv
e
c(t)
e
d(t)
2u(t)
2v(t)
减
加
2u(t
)
2v(t)
同步检波输出：
两色差信号减小同一量，色调不变，饱和度减小。
1。包絡无失真延迟一行（64微秒）2。副载波延迟前后相位相反（微秒）
梳状滤波器的频率特性
1.延迟线的频率特性
2.梳状滤波器的频率特性
DL e
d(t)
2u(t)
2v(t)
减
加
e
c(t)
DL
设 E(t) 的频谱函数为：
则根据傅氏变换的线性性质，时移性，频移性，得延
迟线的传输函数：
平直线
斜直线
DL K(w)
2u(t)
2v(t)
减
加
1
梳状滤波器的频率特性
2.梳状滤波器的频率特性
梳状滤波器的频率特性
U
V
PAL编码器的框图
fsc
fsc 6M
Y UV UV
U
V
R－Y
B－Y
K
－K
各点信号的带宽与频谱 (主谱线)
R0-6 G0-6 B0-6 Y0-6 (B-Y)0-6 (R-Y)0-6
u(t) v(t) ec(t) VCBS0-6
fH 2fH
fsc
V U V U
V VUU
(n+1)fH
0
nfH
U V
f
f f
PAL解码器的框图
VCBS
Y
R-Y
B-Y
fsc
UVUVY
6M
fsc
1
VCBS
Y
R-Y
B-Y
PAL制克服NTSC制相位敏感性的主要技术:
1.采用逐行倒相正交平衡调幅的色度信号,实现色度信
号的频谱交错。(频分原则)
2接受端解调时，先经梳状滤波器分离再同步检波。（先
分离再检波）
(或先解调，由于相邻两行串色极性相反，利用基带延时
将相邻两行平均，获得无失真的色调。）
３再利用视觉平均改善由于小幅度串色引起的彩色偏差。
（视觉平均）
PAL制的特点：
优点：
1.对相位失真不敏感，重现彩色受传输误差的影响小。
(1）微分相位的影响小，容限: + 400
(2）不对称边带影响小
(3）多径接受影响小
2.亮色频谱交错，相互干扰小
缺点：
(1).色信号处理较NTSC制复杂，接收机价格高一些。
(2).彩色的清晰度较NTSC制差。
(3).有行顺序效应
。
1(N
)
2(P)
3(N)
4(P)
314(P)
315(N)
316(p)
317(N)
626(P)
627(N)
628(P)
629(N)
第
一
场
第
二
场
第
三
场
亮
暗
亮
一 .顺序传送和存储复用：
发端： 收端：
n-1: Y B-Y Y B-Y （n） R-Y ( n-1)
n: Y R-Y Y R-Y （n） B-Y ( n-1)
n+1: Y B-Y Y B-Y（n +1） R-Y( n)
n+2: Y R-Y Y R-Y（ n+2） B-Y(n+1)
n+3: Y B-Y Y B-Y （ n+3） R-Y(n+2)
︰ ︰ ︰ ︰ ︰ ︰
顺序－同时制
同一时间内在传输通道中只存在一个色差信号,因而就不
会发生两个色差信号之间的互相干扰。
SECAM制（顺序传送彩色与存贮）
编
码
矩
阵 调频
G
B
Dr
Db
Dr=(R-Y)
Db=(B-Y)
fsr fsb
加
n: esr
n+1:esb
n+2: esr
n+3:esb
R 6m
fsrfsb
调频的优点：
1。抗干扰能力强。DG:65%
2。大面积彩色几乎不受相位
失真的影响 DP: + 400
处理
Y
SECAM制发端编码的简单框图
编
码
矩
阵 调频
带通
存储复
用器 鉴频
鉴频
解
码
矩
阵
R
G
B
Dr
Db
fsr fsb
n: esr
n+1:esb
n+2: esr
n+3:esb
R
G
B
DL
Y
R-Y
B-Y
处理
esr
esb
esr
esb
加
VCBS
VCBS
收端解码的简单框图
补充题
1 NTSC色同步的作用是什么？写出其数学表达式
2 525/60场的NTSC制为什么要采用I Q色差信号，I Q和U V的
不同点在那里？
3 简述频谱交错原理及其作用 ，画出I Q及亮色的频谱交错图。
4 PAL色同步的作用是什么？写出其数学表达式,画出矢量图
5 写出PAL色度信号的数学表达式,画出U、 V及亮色频谱交错
图
6 6 某彩色图像左边为红,右边为青,饱和度和幅度都为80%,画出
R、G 、 B 、Y 、U 、V 、u(t) 、v(t) 、e(t) 、CVBS的波形
7 画出基带延迟线检波、分离原理框图,当输入的色度信号有
的相位差,写出各点信号的数学表达式
8 画 PAL编码器的框图,并标明各方框输入、输出信号的名称及带
宽,简述从三基色信号到彩色全电视信号的处理过程.
