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彩色电视制式,pal,nTSC,DVB.doc

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.09M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    7.1 彩色电视制式 7.1.1 简介 目前世界上现行的彩色电视制式有三种：NTSC 制、PAL 制和 SECAM 制。这里不包括高清晰度彩色电视 HDTV (High-Definition television)。数字彩色电视是从模拟彩色电视基础上发展而来的，因此在多媒体技术 中经常会碰到这些术语。 NTSC(National Television Systems Committee)彩色电视制是 1952 年美国国家电视标准委员会定义的彩 色电视广播标准，称为正交平衡调幅制。美国、加拿大等大部分西半球国家，以及日本、韩国、菲律宾等 国和中国的台湾采用这种制式。 由于 NTSC 制存在相位敏感造成彩色失真的缺点，因此德国(当时的西德)于 1962 年制定了 PAL(Phase-Alternative Line)制彩色电视广播标准，称为逐行倒相正交平衡调幅制。德国、英国等一些西 欧国家，以及中国、朝鲜等国家采用这种制式。 法国制定了 SECAM (法文：Sequential Coleur Avec Memoire)彩色电视广播标准，称为顺序传送彩色与存 储制。法国、苏联及东欧国家采用这种制式。世界上约有 65 个地区和国家试验这种制式。 NTSC 制、PAL 制和 SECAM 制都是兼容制制式。这里说的“兼容”有两层意思：一是指黑白电视机能接收彩 色电视广播，显示的是黑白图像，另一层意思是彩色电视机能接收黑白电视广播，显示的也是黑白图像， 这叫逆兼容性。为了既能实现兼容性而又要有彩色特性，因此彩色电视系统应满足下列几方面的要求： (1) 必需采用与黑白电视相同的一些基本参数，如扫描方式、扫描行频、场频、帧频、同步信号、图像载 频、伴音载频等等。 (2) 需要将摄像机输出的三基色信号转换成一个亮度信号，以及代表色度的两个色差信号，并将它们组合 成一个彩色全电视信号进行传送。在接收端，彩色电视机将彩色全电视信号重新转换成三个基色信号，在 显象管上重现发送端的彩色图像。 7.1.2 电视扫描和同步 扫描有隔行扫描(interlaced scanning)和非隔行扫描之分。非隔行扫描也称逐行扫描，图 7-01 表示了这 两种扫描方式的差别。黑白电视和彩色电视都用隔行扫描，而计算机显示图像时一般都采用非隔行扫描
    (a) 逐行扫描 (b) 隔行扫描 在非隔行扫描中，电子束从显示屏的左上角一行接一行地扫到右下角，在显示屏上扫一遍就显示一幅完整 的图像，如图 7-01(a)所示。 在隔行扫描中，电子束扫完第 1 行后回到第 3 行开始的位置接着扫，如图 7-01(b)所示，然后在第 5、7、……， 行上扫，直到最后一行。奇数行扫完后接着扫偶数行，这样就完成了一帧(frame)的扫描。由此可以看到， 隔行扫描的一帧图像由两部分组成：一部分是由奇数行组成，称奇数场，另一部分是由偶数行组成，称为 偶数场，两场合起来组成一帧。因此在隔行扫描中，无论是摄象机还是显示器，获取或显示一幅图像都要 扫描两遍才能得到一幅完整的图像。 在隔行扫描中、扫描的行数必须是奇数。如前所述，一帧画面分两场，第一场扫描总行数的一半，第二场 扫描总行数的另一半。隔行扫描要求第一场结束于最后一行的一半，不管电子束如何折回，它必须回到显 示屏顶部的中央，这样就可以保证相邻的第二场扫描恰好嵌在第一场各扫描线的中间。正是这个原因，才 要求总的行数必须是奇数。 每秒钟扫描多少行称为行频 fH；每秒钟扫描多少场称为场频 ff；每秒扫描多少帧称帧频 fF。ff 和 fF 是两个 不同的概念。 1. PAL 制电视的扫描特性 PAL 电视制的主要扫描特性是： (1) 625 行(扫描线)/帧，25 帧/秒(40 ms/帧) (2) 高宽比(aspect ratio)：4:3 (3) 隔行扫描，2 场/帧，312.5 行/场 (4) 颜色模型：YUV 一帧图像的总行数为 625，分两场扫描。行扫描频率是 15 625 Hz，周期为 64μs；场扫描频率是 50 Hz, 周期为 20 ms；帧频是 25 Hz，是场频的一半，周期为 40 ms。在发送电视信号时，每一行中传送图像的时 间是 52.2μs，其余的 11.8μs 不传送图像，是行扫描的逆程时间，同时用作行同步及消隐用。每一场的
    扫描行数为 625/2=312.5 行，其中 25 行作场回扫，不传送图像，传送图像的行数每场只有 287.5 行，因此 每帧只有 575 行有图像显示。图 7-02 所示表示的是一个行周期的电视信号，彩色电视信号与它相似。 图 7-02 一个行周期的电视信号(黑白电视系统) 2. NTSC 制的扫描特性 NTSC 彩色电视制的主要特性是： (1) 525 行/帧, 30 帧/秒(29.97 fps, 33.37 ms/frame) (2) 高宽比：电视画面的长宽比(电视为 4:3；电影为 3:2；高清晰度电视为 16:9) (3) 隔行扫描，一帧分成 2 场(field)，262.5 线/场 (4) 在每场的开始部分保留 20 扫描线作为控制信息，因此只有 485 条线的可视数据。 Laser disc 约~420 线，S-VHS 约~320 线
    (5) 每行 63.5 微秒，水平回扫时间 10 微秒(包含 5 微秒的水平同步脉冲)，所以显示时 间是 53.5 微秒。 (6) 颜色模型：YIQ 一帧图像的总行数为 525 行，分两场扫描。行扫描频率为 15 750 Hz， 周期为 63.5μs；场扫描频率是 60 Hz，周期为 16.67 ms；帧频是 30 Hz，周期 33.33 ms。每一场的扫描行数为 525/2=262.5 行。除了两场的 场回扫外，实际传送图像的行数为 480 行。 3. SECAM SECAM (法文：Sequential Coleur Avec Memoire)制式是法国开发的一种彩色电视广播标准，称为顺序传 送彩色与存储制。这种制式与 PAL 制类似，其差别是 SECAM 中的色度信号是频率调制(FM)，而且它的两个 色差信号：红色差(R'-Y')和蓝色差(B'-Y')信号是按行的顺序传输的。法国、俄罗斯、东欧和中东等约有 65 个地区和国家使用这种制式，图像格式为 4:3，625 线，50 Hz，6 MHz 电视信号带宽，总带宽 8MHz。 以上三种电视制式的主要特性如表 7-01 和表 7-02 所示。 表 7-01 彩色电视的同步信号 TV 制式 行周期(H) 消隐宽度 同步宽度 前肩 色同步起点 水 平 定 时 (μs) 色同步宽度 均衡脉冲宽度 场同步脉冲宽度 消隐宽度 均衡脉冲数 场同步脉冲数 垂直 (场) 同步 PAL 64.0 11.8 4.7 1.3 5.6 2.25 2.35 27.3 25H 5 5 NTSC 63.55 10.8 4.7 1.3 5.1 2.67 2.3 27.1 20H 6 6 SECAM 64.0 11.8 4.7 1.3 � � 2.35 27.3 25H 5 5 表 7-02 彩色电视国际标准 TV 制式 PAL 行/帧 帧/秒(场/秒) 行/秒 G I D 625 25(50) 15625 NTSC M 525 30(60) 15734 SECAM 625 25(50) 15625
    参考白光 C 白 声音载频(MHz) 5.5 6.0 6.5 γ 2.8 D6500 4.5 2.2 彩色副载频(Hz) 4433618 3579545 彩色调制 亮度带宽(MHz) 色度带宽(MHz) QAM 5.0 5.5 1.3(Ut) 1.3(Vt) QAM 4.2 1.3(I) 0.6(Q) D6500 6.5 2.8 4250000(+U) 4406500(-V) FM 6.0 >1.0(Ut) >1.0(Vt) 7.1.3 彩色电视 彩色电视是在黑白电视基础上发展起来的。彩色电视的许多特性，如扫描、同步等都与黑白电视相同，不 同的是显示的图像的颜色不同。 根据三基色的基本原理，任何一种颜色都可以用 R、G、B 三个彩色分量按一定的比例混合得到，但要精确 地复显自然景物中的彩色确是相当困难的。值得庆幸的是，科学家们对人的彩色视觉特性经过长期研究后 发现，在重显自然景物彩色过程中，并不一定要恢复原景物辐射的所有光波成分，而重要的是获得与原景 物相同的彩色感觉。 图 7-03 说明用彩色摄象机摄取景物时，如何把自然景物的彩色分解为 R、G、B 分量，以及如何重显自然景 物彩色的过程。 图 7-03 彩色图像重现过程 按照色度学的基本原理，用 R、G、B 三基色的各种线性组合可以构造出各种不同的彩色空间来表示景物的 颜色。各种不同的彩色空间在不同的应用中也许会比原始的 RGB 彩色空间具有更有用的特性，更有效且更 经济。因此在彩色电视中，用 Y、C1, C2 彩色表示法分别表示亮度信号和两个色差信号，C1，C2 的含义与具 体的应用有关。在 NTSC 彩色电视制中，C1，C2 分别表示 I、Q 两个色差信号；在 PAL 彩色电视制中，C1，C2 分别表示 U、V 两个色差信号；在 CCIR 601 数字电视标准中，C1，C2 分别表示 Cr，Cb 两个色差信号。所谓 色差是指基色信号中的三个分量信号(即 R、G、B)与亮度信号之差。 在彩色电视中，使用 Y、C1，C2 有两个重要优点：①Y 和 C1，C2 是独立的，因此彩色电视和黑白电视可以同 时使用，Y 分量可由黑白电视接收机直接使用而不需做任何进一步的处理；②可以利用人的视觉特性来节 省信号的带宽和功率，通过选择合适的颜色模型，可以使 C1，C2 的带宽明显低于 Y 的带宽，而又不明显影
    响重显彩色图像的观看。因此，为了满足兼容性的要求，彩色电视系统选择了一个亮度信号和两个色差信 号，而不直接选择三个基色信号进行发送和接收。
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