電視信號的形成和傳輸

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. 第三章 電視信號的形成和傳輸 【教學(xué)目的】 ⒈知識目標(biāo)： 掌握彩色電視信號的拍攝及處理形成過程和熟記參數(shù)、PAL及NTSC制式的特點(diǎn)。 ⒉能力目標(biāo)： 理解彩色電視信號的拍攝及處理形成過程。 【教學(xué)重點(diǎn)】光電轉(zhuǎn)換原理、掃描制式、音視頻信號的調(diào)制及兩種制式彩色電視信號的形成。 【教學(xué)難點(diǎn)】音視頻信號的調(diào)制及兩種制式彩色電視信號的形成。 【教學(xué)方法】講述法 【教學(xué)時(shí)數(shù)】15學(xué)時(shí) 【教學(xué)過程】 第一節(jié) 光電轉(zhuǎn)換與電子掃描 【教學(xué)目的】 ⒈知識目標(biāo)：掌握一幅圖像的組成、光電轉(zhuǎn)換的原理及兩種掃描體制的參數(shù)和特點(diǎn)。 ⒉能力目標(biāo)：理解光電轉(zhuǎn)換原理及圖像在電視屏幕上的顯示原理。 【教學(xué)重點(diǎn)】光電轉(zhuǎn)換的原理、兩種掃描體制的參數(shù)和特點(diǎn)。 【教學(xué)難點(diǎn)】光電轉(zhuǎn)換原理及圖像在電視屏幕上的顯示原理。 【教學(xué)方法】講述法、實(shí)驗(yàn)法 【教學(xué)時(shí)數(shù)】2學(xué)時(shí) 【教學(xué)過程】 新課導(dǎo)入:客觀世界的事物是怎樣形成電信號呢，電視屏幕上的圖像又是怎樣出現(xiàn)的呢，通過這一節(jié)課的學(xué)習(xí)我們要理解其實(shí)質(zhì)。 聽課問題: 1、電視信號的形成和發(fā)送經(jīng)過了那些過程？ 2、攝像機(jī)的光電轉(zhuǎn)換原理是怎樣的？ 3、圖像的分解于清晰度有什么關(guān)系？ 4、掃描體制有幾種，各有什么特點(diǎn)？ 一、電視信號的形成和傳送 從圖中可以看出： 圖像信號：調(diào)幅調(diào)制。 伴音信號：調(diào)頻調(diào)制。 二、攝像機(jī)的光電轉(zhuǎn)換 1、攝像機(jī)：是一種將我們眼前景物的光信號轉(zhuǎn)換成電信號的光電轉(zhuǎn)換電子設(shè)備。 2、攝像機(jī)的光電轉(zhuǎn)換原理如下圖 電子束在光電靶上從左到右，自上而下的掃描。在攝像管前方玻璃內(nèi)壁上，鍍有一層透明的金屬膜，作為光的通路和信號的輸出電極。在金屬膜后面再敷有一層很薄的光電導(dǎo)層，它由靈敏度極高的光敏材料組成。光敏材料在光線強(qiáng)弱有微小變化時(shí)，它的電阻即隨之變化。光強(qiáng)時(shí)電阻減小，光弱時(shí)電阻增大。當(dāng)電子束掃到強(qiáng)光點(diǎn)時(shí)，由于電阻較小，整個(gè)回路的電流增大，在Rfz上的壓降增大，輸出電壓小。相反，當(dāng)電子束掃到暗點(diǎn)時(shí)，回路電流減小，在Rfz上的電壓降小，輸出電壓較高。從而實(shí)現(xiàn)了電視信號的光電轉(zhuǎn)換過程。 三、圖像的分解與清晰度 1、觀察電視圖像我們會發(fā)現(xiàn)屏幕上的圖像是由很小的點(diǎn)構(gòu)成的，這些點(diǎn)越小越多圖像就越清晰。 2、構(gòu)成圖像上的每一個(gè)點(diǎn)我們稱之為象素。 四、掃描體制 1、掃描體制指形成圖像的掃描制式。 2、電視圖像的概念 行：電子束自左向右掃描一次稱之為一行；水平方向的掃描稱為行掃描。 場：電子束一行一行掃描完一幅圖像稱之為一場。垂直方向稱為場掃描。 一幀：指一幅完整的靜止畫面。 電視機(jī)的行掃描和場掃描是同時(shí)進(jìn)行的，電子束的掃描稍向右下傾斜。 3、在電視機(jī)上我們看到的是連續(xù)的畫面，其實(shí)是由一幅一幅的靜止畫面連續(xù)播放形成的，由于人眼的視覺惰性和屏幕熒光粉的余暉效應(yīng)才感覺到連續(xù)的電視畫面， 4、電視技術(shù)中要求1秒鐘必須播放25幀圖像，即幀頻fv＝25Hz、幀周期Tv＝40ms；一幀圖像625行，則行頻fH＝15625Hz，行周期TH＝64s。 5、常見的掃描體制有逐行掃描制和隔行掃描制。 （1）逐行掃描 電子束從左到右從上到下一行緊接一行掃描稱逐行掃描。電子束在顯象管屏幕上的掃描軌跡稱為光柵。 電子束從左到右掃描的軌跡稱為行正程，從右回到左的軌跡稱為行逆程。消去行逆程，只有行正程光柵。 （2）隔行掃描 由于圖像1妙播放25幅圖像雖然解決了畫面的連續(xù)問題，但在電視屏幕上播放出來任有閃爍現(xiàn)象，在隔行掃描中將一幀圖像分成兩場，即奇數(shù)場和偶數(shù)場；這時(shí)1妙就有50場，即場頻fz＝50Hz場周期Tz＝20ms，從而消除了畫面的閃爍現(xiàn)象。 為了不使奇數(shù)場和偶數(shù)場的掃描重合，要求每場必須有個(gè)半行，所有總行數(shù)必須是奇數(shù)，使兩場的圖像正好相補(bǔ)，原理如下圖所示，我國電視制式規(guī)定一幀行數(shù)為625行，幀正程575行、幀逆程50行；因?yàn)橐粠殖蓛蓤?，即每一場?12.5行，場正程287.5行，場逆程25行。 【小結(jié)】回答課前問題 【作業(yè)布置】 1、完成光電轉(zhuǎn)換的電子設(shè)備是 ，構(gòu)成圖像的每一個(gè)點(diǎn)稱為 ，在電視技術(shù)中一幅圖像指 ，場頻是 、行頻是 ，常見的兩種掃描制式是 和 ；為了消除圖像的閃爍感一幀圖像被分成 場和 場。 2、攝像機(jī)是怎樣實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的？ 【本節(jié)反思與作業(yè)批閱情況記載】 第二節(jié) 視頻信號 【教學(xué)目的】 ⒈知識目標(biāo)：掌握全電視信號包括那些，各有什么作用，熟記它們的參數(shù)。 ⒉能力目標(biāo)：能熟練的畫出全電視信號的波形，并能進(jìn)行說明。 【教學(xué)重點(diǎn)】全電視信號包括那些，各有什么作用，它們的參數(shù)。 【教學(xué)難點(diǎn)】熟練的畫全電視信號的波形，并能進(jìn)行說明。 【教學(xué)方法】講述法 【教學(xué)時(shí)數(shù)】2學(xué)時(shí) 【教學(xué)過程】 【復(fù)習(xí)】一幅圖像多少行，其中正程多少行，逆程多少行，在隔行掃描中，一場共掃描多少行，正程多少行，逆程多少行？ 新課導(dǎo)入: 我們從電視機(jī)屏幕上看到五彩繽紛的圖像，但我們知道它的信號是怎樣的嗎？通過這一節(jié)課的學(xué)習(xí)我們就能清楚這個(gè)問題。 聽課問題: 1、視頻信號包括那些部分，它們各有什么作用？ 2、能畫出全電視信號的波形。 3、全電視信號各部分的參數(shù)有那些？ 一、視頻信號的構(gòu)成及波形 1、全電視信號的波形如下圖所示 2、全電視信號包括圖像信號、消隱信號、同步信號和輔助信號。 （1）圖像信號：包含我們看到的電視機(jī)屏幕上的所有內(nèi)容。 （2）消隱信號：使電子束在行場掃描逆程期間截止。 （3）同步信號：使電視機(jī)的播放與發(fā)射完全同步。 （4）輔助信號：保證掃描的準(zhǔn)確穩(wěn)定。 3、從圖中可以看出全電視信號有以下特點(diǎn)： （1）脈沖性：全電視信號含復(fù)合同步和復(fù)合消隱脈沖。 （2）周期性：行場脈沖是周期重復(fù)的，而且兩行間，兩場間的信號有相似性。 （3）單極性：正極性，白電平高，黑電平低。負(fù)極性，白電平低，黑電平高。 二、圖像信號 1、圖像信號（負(fù)極性）的位置及特點(diǎn)（負(fù)極性） 從圖中可以看出 （1）行周期64s，其中正程52s、逆程12s。 （2）圖像信號的幅度相對值只能在10％－75％之間變化。 2、圖像信號的頻率范圍（帶寬）：0——6MHz （1）最小頻率：圖像全黑或全白時(shí)，即一幅圖像內(nèi)無變化，則頻率為0。 （2）最高頻率：圖像垂直方向有575各象素，電視機(jī)的寬高比為4：3，則水平方向的象素為766個(gè)；那么圖像信號的最高頻率為6MHz。 3、在圖像信號中低頻代表輪廓，高頻代表細(xì)節(jié)。 三、消隱信號（如右圖） 1、行消隱信號：保證行消隱期間電子束截止，脈寬為12s，頻率是15625Hz。 2、場消隱信號：保證行消隱期間電子束截止，脈寬為1.6ms，一般以25個(gè)行周期。 四、同步信號（如下圖） 1、行同步信號：保證電子掃描在水平方向與攝像是嚴(yán)格同步，其脈沖寬度為4.7s，必須在行掃描正程結(jié)束后的1.3s發(fā)出。 2、場同步信號：保證電子掃描在垂直方向與攝像是嚴(yán)格同步，其脈沖寬度為160s，距前肩2.5個(gè)行周期，其前后肩均有5個(gè)均衡脈沖，用以保證隔行掃描的準(zhǔn)確性；且場同步頭上還開有5個(gè)槽，槽寬度為4.7s，用以防止圖像頂部的扭曲現(xiàn)象。 【小結(jié)】回答課前問題 【作業(yè)布置】 1、全電視信號包括 信號、 信號、 信號和輔助信號，其中圖像信號的幅度相對范圍是 ；行周期 ，正程 、逆程 ；場周期 ，正程 、逆程 ；行同步脈寬是 ，距前肩 ；場同步脈寬是 ，距前肩 。 2、畫出全電視信號的波形，說出均衡脈沖和場同步信號頭上所開5個(gè)槽有什么作用？ 【本節(jié)反思與作業(yè)批閱情況記載】 第三節(jié) 高頻電視信號 【教學(xué)目的】 ⒈知識目標(biāo)：掌握視頻、音頻信號的調(diào)制原理及各種傳輸方式的特點(diǎn)。 ⒉能力目標(biāo)：理解圖像信號的殘留邊帶發(fā)射和音頻的全頻帶發(fā)射。 【教學(xué)重點(diǎn)】視頻、音頻信號的調(diào)制原理及各種傳輸方式的特點(diǎn)。 【教學(xué)難點(diǎn)】圖像信號的殘留邊帶發(fā)射及電視頻道帶寬的計(jì)算，頻道的劃分。 【教學(xué)方法】講述法 【教學(xué)時(shí)數(shù)】2學(xué)時(shí) 【教學(xué)過程】 【復(fù)習(xí)】全電視信號包括那些部分，它們各有什么作用？ 新課導(dǎo)入: 經(jīng)過攝像機(jī)光電轉(zhuǎn)換的信號和音頻電信號能直接進(jìn)行發(fā)送嗎？那么還要進(jìn)行怎樣的處理，學(xué)了這一節(jié)的內(nèi)容我們就能掌握這個(gè)問題。 聽課問題: 1、全電視信號中的視頻信號是怎樣處理和發(fā)送的？ 2、全電視信號中的音頻信號是怎樣處理和發(fā)送的？ 3、電視信號有幾種傳輸方式，各有什么特點(diǎn)？ 一、視頻信號的調(diào)制與殘留邊帶發(fā)射 1、視頻信號的調(diào)制采用調(diào)幅調(diào)制：可以節(jié)省頻帶。 調(diào)頻電視信號的形成（如下圖） 調(diào)幅：指載波信號的幅度隨調(diào)制信號幅度變化的調(diào)制方式，視頻信號的調(diào)制采用調(diào)幅調(diào)制。 我國圖像信號的調(diào)制采用負(fù)極性調(diào)制，負(fù)極性調(diào)制具有以下特點(diǎn)（1）平均功率小（一般圖像亮的部分多）；（2）脈沖干擾為暗點(diǎn)（不明顯）；（3）便于自動增益控制。 2、視頻調(diào)幅波的頻譜（如右圖） 0——6MHz的視頻信號對高頻載波fp調(diào)制后，調(diào)幅波的幅度隨調(diào)制信號的幅度變化。調(diào)制信號的頻率為0——6MHz,載波頻率為fp,調(diào)幅信號既含有載波，又含有上邊頻（fp + 6）和下邊頻(fp-6)，稱為雙邊帶。上、下邊頻都包含了原來被傳送信號的信息。視頻信號帶寬6MHz，雙邊帶寬為12MHz。 3、由于雙邊帶中，上邊帶或下邊帶已包含了所有調(diào)制信號的信息，因此可以只傳送上邊帶或下邊帶，壓縮電視信號的帶寬。但是目前所做的濾波器很難把上、下邊帶分開，因此只傳送上邊帶，下邊帶只保留一部分，稱為殘留邊帶調(diào)幅。 至于高低頻頻率成分的不一致，利用電視接收機(jī)采用濾波電路解決。 二、伴音信號的調(diào)制 1、音頻信號采用調(diào)頻，因?yàn)檎{(diào)頻方式具有較強(qiáng)的抗干擾能力,（調(diào)頻原理如右圖） 2、音頻調(diào)頻波的頻譜：調(diào)頻波的頻譜除了上下邊頻（fc+F ）和（fc-F）以外，還有（fc+2F）和（fc-2F）、(fc+3F)和(fc-3F)等，一般情況下按下式計(jì)算B＝2（△f＋Fmax），△f為頻偏，我國規(guī)定最大為50KHz，F(xiàn)max為音頻最高頻率，電視伴音中可取15KHz，因此可計(jì)算出聲音調(diào)頻波的帶寬為B＝130KHz。 3、高頻伴音信號 （1）伴音載波比圖像載波高6.5MHz，高頻伴音載波的頻譜帶寬為每邊0.25MHz即250KHz，與130KHz相比留有充分的余量，使圖像信號和伴音信號互不干擾，可以很好的分開。 （2）從圖中可以看出一個(gè)頻道的頻帶寬度為8MHz，如中央一臺的頻帶寬度也是8MHz。 4、各頻道電視節(jié)目之間的關(guān)系如下圖 三、電視頻道的劃分及多種傳輸方式 理解：各種傳輸方式就好比人乘坐不同的交通工具。 1、無線電視廣播：一般電視臺采用無線廣播的方式傳輸電視節(jié)目，即利用電視塔發(fā)射，一個(gè)電視塔只安裝幾幅發(fā)射天線，一幅天線只能發(fā)射一套電視節(jié)目；高頻圖像信號和高頻伴音信號經(jīng)過功率放大器后送到天線用電磁波的形式輻射出去，再利用電視接收天線接收。 可供選擇的正規(guī)電視頻道有68個(gè)，如22頁表2－1所示。 2、有線電視廣播：有線電視臺采用有線電視網(wǎng)絡(luò)傳輸電視節(jié)目，每套節(jié)目的視頻信號和音頻信號同時(shí)輸入一臺電視調(diào)制器，帶寬任為8MHz，一個(gè)電視臺可以同時(shí)傳輸許多套電視節(jié)目，其圖像載波不僅可以在表2－1中進(jìn)行選擇，而且可以在表2－2中進(jìn)行選擇。 3、衛(wèi)星電視廣播：這種傳輸方式傳輸距離遠(yuǎn)，覆蓋面大；主發(fā)射站將14GHz的上行信號發(fā)送給廣播電視衛(wèi)星，廣播電視衛(wèi)星接收后將其變頻為12GHz的下行信號發(fā)回地面的服務(wù)區(qū)，由衛(wèi)星接收器接收并解調(diào)后送到電視機(jī)上。 【小結(jié)】回答課前問題 【作業(yè)布置】 1、一個(gè)頻道的電視節(jié)目中視頻采用 發(fā)送發(fā)射，其帶寬是 ，我個(gè)采用 極性的調(diào)制；伴音采用 發(fā)送方式，其帶寬為 ，伴音載頻比圖像載頻高 ，一套電視節(jié)目的帶寬是 MHz。 2、電視信號有幾種傳輸方式，各有什么特點(diǎn)？ 【本節(jié)反思與作業(yè)批閱情況記載】 第四節(jié) 彩色電視信號 【教學(xué)目的】 ⒈知識目標(biāo)：掌握兼容性和逆兼容性的意義，基色信號、色差信號的形成。 ⒉能力目標(biāo)：理解基色信號、色差信號的形成、彩條信號的意義。 【教學(xué)重點(diǎn)】兼容性和逆兼容性、亮度方程及色差的計(jì)算。 【教學(xué)難點(diǎn)】兼容性和逆兼容性、亮度方程及色差的計(jì)算。 【教學(xué)方法】講述法 【教學(xué)時(shí)數(shù)】2學(xué)時(shí) 【教學(xué)過程】 【復(fù)習(xí)】電視信號中的視頻和音頻各采用什么調(diào)制方式，它們有什么關(guān)系；電視信號有幾種傳輸方式，各有什么特點(diǎn)？ 新課導(dǎo)入:前面我們學(xué)習(xí)過的只是黑白電視信號的轉(zhuǎn)換與處理，而我們現(xiàn)在見到的大部分是彩色電視機(jī)，那么彩色電視節(jié)目又是怎樣產(chǎn)生和傳輸?shù)哪?，這一節(jié)的內(nèi)容將解決這個(gè)問題。 聽課問題: 1、彩色電視的圖像信號是怎樣形成的？ 2、什么是兼容性和逆兼容性，為了實(shí)現(xiàn)兼容彩色電視信號應(yīng)具備那些要求？ 3、亮度信號和色差信號是怎樣形成和選取的？ 4、彩條信號有那些實(shí)際意義，兩種彩條信號各用在那些場合，為什么？ 一、彩色圖像的分解和三基色電信號的形成 彩色景物（如彩條）的光通過透鏡聚焦，經(jīng)過分色鏡AB，反射的藍(lán)光通過反射鏡至B攝象管上；透過分色鏡AB的綠光在透過分色鏡BC到達(dá)G攝象管上；紅光透過分色鏡AB，在經(jīng)過分色鏡BC反射后，通過反射鏡加到R攝象管上。 其光電轉(zhuǎn)換的原理與前面講過的是相同的，不同的是產(chǎn)生三個(gè)基色的電信號。 二、兼容性和逆兼容性 1、兼容性：指黑白電視機(jī)能夠接收彩色電視節(jié)目，呈現(xiàn)黑白圖像，即彩色電視制式對黑白電視機(jī)要有兼容性。 2、逆兼容性：彩色電視機(jī)收看黑白電視節(jié)目時(shí)也呈現(xiàn)黑白圖像。 3、為了實(shí)現(xiàn)兼容，要求彩色電視信號具有以下特點(diǎn)： （1）彩色全電視信號由亮度信號和色差信號兩部分構(gòu)成，并且易于分開。 （2）彩色電視信號在參數(shù)上應(yīng)該與黑白電視信號一致。 （3）傳輸時(shí)彩色電視節(jié)目應(yīng)該與黑白電視節(jié)目的帶寬相同。 三、亮度信號和色差信號 1、亮度信號 亮度方程：Y＝0.30R＋0.59G＋0.11B，它表明三基色與合成亮度之間的關(guān)系。 亮度電壓方程：VY＝0.30VR＋0.59VG＋0.11VB，它為亮度電信號的產(chǎn)生提供依據(jù)。亮度電信號的形成如右圖所示，只要使＝0.30、＝0.59、＝0.11成立，就可以產(chǎn)生亮度電信號。 2、色差信號 在彩色電視機(jī)中，除了傳輸亮度信號外，還要傳輸色度信號，根據(jù)兼容的要求，色度信號中只包含色度信息，不再包含亮度信息，把這種信息稱為色差信號。 根據(jù)亮度方程Y＝0.30R＋0.59G＋0.11B可以推導(dǎo)出 0.30（VR－VY）＋0.59 VG－VY）+0.11 VB－VY） 可以看出一種色差信號可以由另外兩種色差信號求得，由于綠基色信號的系數(shù)較小，相對應(yīng)信號幅度也較小，易受干擾，所以只傳送紅色差信號和藍(lán)色差信號。 四、彩條信號 1、彩條信號是一種常用的標(biāo)準(zhǔn)彩色測試信號，用來測試、調(diào)整電視機(jī)的顯示效果，還可以堅(jiān)定彩色電視機(jī)的性能。 2、100％彩條信號及電壓對應(yīng)波形如右圖。 3、從圖中可以看出：三種色差信號中綠色差信號EG－Y幅度最小，容易受到外界的干擾，因而不易傳輸，實(shí)際采用紅色差信號ER－Y和藍(lán)色差信號EG－Y。 4、100％的彩條信號用在測試設(shè)備中，由于和實(shí)際的差距，100％的彩條信號對電視機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)后，收看效果并不好，因而產(chǎn)生75％的彩條信號用在實(shí)際的電視信號的傳輸中。 【小結(jié)】回答課前問題 【作業(yè)布置】 1、兼容性指 、逆兼容性指 ：在三種色差信號的傳輸中 信號和 信號。 2、為了實(shí)現(xiàn)兼容，要求彩色電視信號具有那些特點(diǎn)？ 3、彩條信號有幾種，在實(shí)際的廣播電視信號的傳輸中為什么不采用100％的彩條信號？ 【本節(jié)反思與作業(yè)批閱情況記載】 第五節(jié) 色差信號的頻帶壓縮與頻譜交錯(cuò) 【教學(xué)目的】 ⒈知識目標(biāo)：掌握大面積著色的根據(jù)、亮度信號的頻譜特點(diǎn)及色副載波的頻率。 ⒉能力目標(biāo)：理解大面積著色原理和頻譜間置原理。 【教學(xué)重點(diǎn)】大面積著色原理和頻譜間置原理。 【教學(xué)難點(diǎn)】色差信號頻帶的壓縮、色副載波頻率的選擇。 【教學(xué)方法】講述法 【教學(xué)時(shí)數(shù)】2學(xué)時(shí) 【教學(xué)過程】 【復(fù)習(xí)】亮度信號和色差信號是怎樣形成和選取的？ 新課導(dǎo)入:前一節(jié)課中我們說明了彩色電視信號中所要傳輸?shù)娜N信號及其形成的過程，但這三種信號怎樣才能6MHz的帶寬中一起發(fā)射又不致相互干擾呢？聽了這一節(jié)課后，我們就會清楚這個(gè)問題。 聽課問題: 1、什么是大面積著色原理，它有什么實(shí)際意義？ 2、為什么要對色差信號進(jìn)行頻帶壓縮？ 3、亮度信號的頻譜有什么特點(diǎn)？ 4、什么是頻譜間置原理？ 5、色副載波頻率的選擇有什么依據(jù) 一、大面積著色原理與色差信號的頻帶壓縮 1、電視信號中，高頻代表細(xì)節(jié)，低頻代表輪廓。 2、大面積著色原理的內(nèi)容：在人眼的視覺特性上，對彩色的細(xì)節(jié)不敏感，可以只對彩色圖像的輪廓進(jìn)行著色，即大面積著色，但不致引起視覺上的失真，這種原理我們稱為大面積著色原理。 3、色差信號的頻帶壓縮即大面積著色原理的意義：可以將帶寬0－6MHz的色差信號壓縮至0－1.3MHz，使色差信號的帶寬大大壓縮，從而可以穿插在亮度信號中。 二、亮度信號的頻譜 從亮度信號的頻譜圖上可以看出有以下特點(diǎn)： 1、fH稱為行譜線，行譜線兩邊排列這場譜線，它們呈三角形譜線族。 2、頻譜是分立譜或稱線狀譜，譜線之間有很大的間隔。 3、頻率越高，幅度越小，譜線越低，譜線之間的空隙也越大。 4、電視圖像的譜線族之間的間隔也在60％以上。 三、頻譜間置與色副載波頻率的選擇 1、從上面的圖中可以看出色差信號的頻譜結(jié)構(gòu)與亮度信號的頻譜結(jié)構(gòu)類似。 2、頻譜間置原理：亮度信號和色差信號頻偏圖的譜線族間都存在著大量的空隙，它們的結(jié)構(gòu)又類似，利用調(diào)幅調(diào)制移動色差信號的頻譜，然后將其穿插在亮度信號譜線的空隙里，保證亮度信號和色差信號互不干擾。 3、在調(diào)幅過程中，選擇的載波即色副載波，其頻率必須遵循以下原則： （1）應(yīng)為半行頻的奇數(shù)倍。只有選擇半行頻的奇數(shù)倍，才能使色差信號插入亮度信號的空隙里。 （2）應(yīng)選在亮度信號頻帶的高端。因?yàn)榱炼刃盘栴l帶高端的能量小，空隙大，穿插后，其亮色干擾小。 （3）頻率不能高于6MHz，否則達(dá)不到兼容的目的。 （4）綜合以上原則，色副載波的頻率確定為4.43MHz。 【小結(jié)】回答課前問題 【作業(yè)布置】 1、根據(jù)大面積著色原理可以將色差信號的帶寬從 壓縮到 ，從亮度信號的頻譜圖可以知道電視圖像的譜線族之間的間隔也在 ％以上；經(jīng)過確定色副載波的頻率為 。 2、什么是大面積著色原理，它有什么實(shí)際意義？ 3、什么是頻譜間置原理，色副載波頻率的選擇有什么依據(jù)？ 【本節(jié)反思與作業(yè)批閱情況記載】 第六節(jié) 正交平衡調(diào)幅制（NTSC制） 【教學(xué)目的】 ⒈知識目標(biāo)：掌握平衡調(diào)幅及正交平衡調(diào)幅的特點(diǎn)，色差信號的壓縮特點(diǎn)及NTSC 制的主要性能。 ⒉能力目標(biāo)：理解U、V信號的形成過程和彩色矢量圖。 【教學(xué)重點(diǎn)】平衡調(diào)幅及正交平衡調(diào)幅的特點(diǎn)，色差信號的壓縮特點(diǎn)及NTSC制的主 要性能。 【教學(xué)難點(diǎn)】U、V信號的形成過程和彩色矢量圖。 【教學(xué)方法】講述法 【教學(xué)時(shí)數(shù)】3學(xué)時(shí) 【教學(xué)過程】 【復(fù)習(xí)】什么是大面積著色原理和頻譜間置原理，其有什么實(shí)際意義？ 新課導(dǎo)入:我們前面說過，色差信號傳輸紅色差和藍(lán)色差，但副載波只有一個(gè)，而色差信號有兩個(gè)，解決方案有幾個(gè)，這一節(jié)課我們來看其中的一種，正交平衡調(diào)幅制，即NTSC制。 聽課問題: 1、平衡調(diào)幅波具有那些特點(diǎn)，有那些優(yōu)點(diǎn)？ 2、兩個(gè)色差信號是怎樣形成色度信號的；在色度矢量圖中，矢量的幅度表示什么，相位角表示什么？ 3、為什么要對色度信號進(jìn)行壓縮，其壓縮系數(shù)是多少？ 4、彩色矢量圖表示了什么？ 5、NTSC制有那些優(yōu)點(diǎn)，有什么缺點(diǎn)，缺點(diǎn)如何來改善？ 一、平衡調(diào)幅 1、平衡調(diào)幅是調(diào)幅的一種，又叫抑制載波調(diào)幅，簡稱抑制調(diào)幅，波形圖如右圖所示。 2、平衡調(diào)幅波具有以下特點(diǎn)： （1）不含載波分量。 （2）其幅值正比于調(diào)制信號振幅的絕對值 （3）其極性由載波和調(diào)制信號共同決定，如 二者反相，平衡調(diào)幅波的極性就翻轉(zhuǎn)。 （4）其包絡(luò)不再是原調(diào)制信號。 （5）在載波的正峰點(diǎn)對平衡調(diào)幅波取樣就可 得到原調(diào)制信號。 3、平衡調(diào)幅的優(yōu)點(diǎn)：抑制掉載頻分量后，有用的邊帶信號就可以有更大的輸出幅度，有利于提高信噪比；從另一個(gè)角度說，載波分量多少會對亮度信號有一定的干擾，因此必須抑制。 二、正交平衡調(diào)幅 1、正交平衡調(diào)幅制（即NTSC制）：將兩個(gè)色差信號分別調(diào)制在頻率相同，相位相差90〇的兩個(gè)色副載波上，在將兩個(gè)調(diào)幅信號相加輸出。這種技術(shù)由美國國家電視制式委員會研制成功。 2、色差信號的正交平衡調(diào)幅處理過程如下圖。 3、B－Y色差信號由Sinωt的副載波調(diào)制，形成VB-YSinωt；R－Y信號由Cosωt的副載波調(diào)制，形成VR-YCosωt；這兩個(gè)信號在線性加法器中合成色度信號： F＝VR-YCosωt＋VB-YSinωt 4、色度矢量圖如最右圖所示，說明色度信號既是調(diào)幅波又是調(diào)相波，其幅度值反映色飽和度: ┃F┃＝ 其相位角Φ反映色調(diào): Φ＝arctan 在傳輸彩色圖像時(shí)，色度信號的幅度和相位隨畫面上各象素彩色色飽和度和色調(diào)的變化而變化的。 三、色差信號的壓縮——Y、U信號 1、在亮度信號Y與色度信號F疊加所形成的復(fù)合視頻信號出現(xiàn)了幅度問題。由右圖可見，色度信號的最大、最小幅度超出黑白電平太多，會使發(fā)射機(jī)產(chǎn)生過調(diào)幅失真，因此色度信號要進(jìn)行壓縮。 2、把彩條的色度信號最大、最小電平由1.79壓縮到1.33可得到壓縮后的色差信號，如右圖所示。壓縮后的色差信號分別為：V＝0.877VR－Y U＝0.493VB－Y U、V合成壓縮的色度信號為： F’＝ VCosωt＋USinωt＝FV＋FU 幅度為┃F’┃＝ 相位角Φ’＝arctan 四、彩條信號的彩色矢量圖 不同彩色時(shí)U、V信號不同，可根據(jù) 計(jì)算得出正交平衡調(diào)幅彩條色度信號的相位和幅度，由此可畫出彩條色度信號矢量圖。由圖可見： 1、色度信號矢量圖的橫軸為相位基準(zhǔn)軸，正方向φ=0。 2、縱軸是V信號軸，也就是90〇副載波軸。 3、各矢量的相位φ 代表色調(diào), 而各矢量的模|Fm|代表色飽和度。 4、互補(bǔ)色矢量長度相等，相位相差180〇，矢量和為零。 5、彩條信號的矢量圖可用矢量示波器顯示，用來測試色度信號通過被測設(shè)備的失真情況。 五、NTSC制的主要性能 1、NTSC制的色副載波頻率為：4.4296875MHz≈4.43MHz。 2、優(yōu)點(diǎn)：（1）NTSC制色度信號的處理過程最簡單，便于集成化。 （2）亮色信號的頻譜以最大的間距錯(cuò)開，兼容性好，亮色串?dāng)_小。 3、缺點(diǎn)：正交平衡調(diào)幅的相位敏感性，即色差信號的相位失真對重現(xiàn)彩色的色調(diào) 有明顯影響，這是由微分相位失真引起的。 4、解決色調(diào)失真的方法：（1）提高傳輸技術(shù)。 （2）改進(jìn)彩色電視制式。 【小結(jié)】回答課前問題 【作業(yè)布置】 1、壓縮后的色差信號分別為V＝ VR－Y，U＝ VB－Y；色度矢量圖說明色度信號既是 波又是 波，矢量圖中各矢量的相位φ 代表 , 而各矢量的模|Fm|代表 。 2、NTSC制有那些優(yōu)點(diǎn)，有什么缺點(diǎn)，缺點(diǎn)如何來改善？ 【本節(jié)反思與作業(yè)批閱情況記載】 第七節(jié) 逐行倒相制（PAL制） 【教學(xué)目的】 ⒈知識目標(biāo)：掌握PAL制的特點(diǎn)、色副載波頻率及色同步信號的作用及相位關(guān)系。 ⒉能力目標(biāo)：理解PAL制的相位失真補(bǔ)償原理及FBAS的形成過程。 【教學(xué)重點(diǎn)】PAL制的特點(diǎn)、色副載波頻率及色同步信號的作用及相位關(guān)系。 【教學(xué)難點(diǎn)】PAL制的相位失真補(bǔ)償原理及FBAS的形成過程。 【教學(xué)方法】講述法 【教學(xué)時(shí)數(shù)】2學(xué)時(shí) 【教學(xué)過程】 【復(fù)習(xí)】NTSC制有什么缺點(diǎn)？ 新課導(dǎo)入:既然NTSC制存在微分相位失真引起的色調(diào)失真，這一節(jié)課我們就來說一下能夠克服微分相位失真的PAL制，通過這一節(jié)的內(nèi)容，我們應(yīng)該理解PAL制克服NTSC制色調(diào)失真的原理。 聽課問題: 1、PAL制有什么特點(diǎn)？ 2、PAL制是怎樣克服NTSC制的色調(diào)失真的？ 3、色副載波頻率是多少，色同步信號有什么作用、有那些參數(shù)？ 4、FBAS指什么，彩色全電視信號是怎樣的？ 一、PAL制的特點(diǎn) 1、PAL制是NTSC制的改進(jìn)制式，它是將色度信號中的Fv分量逐行倒相，PAL制色度信號的表達(dá)式為F＝ VCosωtUSinωt＝Sin（ωtΦ） 相位角Φ＝arctan 2、PAL制有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)對相位失真不敏感。(2).比NTSC制抗多徑接收性能好。(3).色度信號的正交失真不敏感，且對色度信號部分抑制邊帶而引起的失真也不敏感。(4).PAL采用梳狀濾波器，可以提高彩色信噪比3dB。 3、PAL制有下列缺點(diǎn): (1)解碼中產(chǎn)生的誤差在圖象上將產(chǎn)生爬行及半幀頻閃爍現(xiàn)象。(2)PAL信號不利于信號處理。(3)水平清晰度比黑白電視機(jī)的低。(4)垂直彩色清晰度PAL制比NTSC制低。(5) PAL制接收機(jī)比NTSC制接收機(jī)復(fù)雜，成本稍高。 二、相位失真的補(bǔ)償原理 1、相位失真補(bǔ)償原理圖如右圖所示： 2、原理：當(dāng)傳送第n行紫色信號Fn時(shí)，由于微分相位失真移相△Φ為Fn’，n行紫偏藍(lán)；當(dāng)收到n＋1行信號Fn+1時(shí)移相為Fn+1’,而將n+1行倒相后形成Fn+1”紫偏紅,根據(jù)矢量的平行四邊形法則, Fn’(紫偏藍(lán))與Fn+1”(紫偏紅)形成F合,從圖中可以知道,只是其色飽和度變了,而其色調(diào)沒變。 三、PAL制色副載波頻率的選擇 1、在PAL制中,由于V分量的逐行倒相,使其頻譜結(jié)構(gòu)與NTSC制有所差異。 2、PAL制的頻譜特點(diǎn)：在副載波兩側(cè)對稱地分布著以半行頻為間隔的Fv信號及其高次諧波，如果色副載波仍然與NTSC制相同的話將會使V信號與Y信號疊加形成形成相互干擾。 3、為了使Y、Fv、Fu信號錯(cuò)開，PAL制色副載波采用1/4行頻間置，并增加半場頻（25Hz）分量自動實(shí)現(xiàn)每場倒相一次。 4、PAL制色副載波頻率的準(zhǔn)確值為：4.43361875MHz≈4.43MHz 四、色同步信號 1、PAL制色同步信號的作用：（1）　作為接收機(jī)副載波恢復(fù)電路頻率和相位基準(zhǔn)。（2）作為NTSC行和PAL行識別信號。 2、PAL制色同步信號與行同步信號及行消隱信號的時(shí)間關(guān)系如上圖，其幅度為0.3V0.9mV。 3、PAL制色同步信號的矢量圖如右圖所示，NTSC行的相位為＋135〇，PAL行的相位為－135〇，相鄰兩行色同步的平均相位為180〇。 五、PAL制編碼原理簡介 1、彩色全電視信號FBAS的形成過程稱為編碼，完成編碼的電路稱為編碼器； FBAS——F（色度信號）B（亮度信號）A（復(fù)合消隱信號）S（復(fù)合同步信號） 2、彩色全電視信號FBAS的形成過程如上圖所示： 3、彩色全電視信號FBAS的形成過程：由攝像機(jī)送來的三基色信號UR、UG、UB經(jīng)矩陣電路變換成亮度信號UY和色差信號UR-Y、UB-Y；亮度信號經(jīng)放大并加入復(fù)合消隱信號和復(fù)合同步信號再經(jīng)延時(shí)均衡之后送入加法器。U、V色差信號根據(jù)大面積著色原理經(jīng)低通濾波器限制頻帶后，分別加入+K和-K色同步選通脈沖，然后送到U、V平衡調(diào)幅器進(jìn)行平衡調(diào)幅。U調(diào)幅器送入0副載波，V調(diào)幅器送入90副載波。90副載波的產(chǎn)生，是先將0副載波進(jìn)行90移相，然后再經(jīng)PAL開關(guān)逐行倒相形成90副載波。PAL開關(guān)的控制是半行頻脈沖。U、V平衡調(diào)幅器輸出的是FU和FV。將這兩信號相加，就形成了包含色同步信號的色度信號，再和包含復(fù)合消隱信號和復(fù)合同步信號的亮度信號混合，就形成了彩色全電視信號,縮寫為FBAS。 五、彩色全電視信號的波形 【小結(jié)】回答課前問題 【作業(yè)布置】 1、PAL制是NTSC制的改進(jìn)制式，它是將色度信號中的 逐行倒相，PAL制色度信號的表達(dá)式為F＝ ，PAL制色副載波頻率為 ，在PAL制色同步信號的矢量圖中，NTSC行的相位為 ，PAL行的相位為 ，相鄰兩行色同步的平均相位為 。 2、PAL制中色同步信號有什么作用？ 3、PAL制是怎樣克服NTSC制的色調(diào)失真的？ 【本節(jié)反思與作業(yè)批閱情況記載】 .