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亮度信号与色差信号

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亮度信号与色差信号

作者：佚名文章来源：不详点击数：1069 更新时间：2010-01-02

§2.2.2亮度信号与色差信号

利用彩色摄像机、彩色显像管可以实现图像的三基色分解与复原。那么用什么方法来传送三基色信号？
在电视广播发展初期，人们试验过三通道同时制及单通道顺序制传送方法。所谓三通道同时制是指，采用三套发射设备及三套接收设备来传送红、绿、蓝三基色信号。所谓单通道顺序制是指，采用一套发射设备及一套接收设备，按顺序轮流传送红、绿、蓝三基色信号。这两种方法最大的缺陷是，它不是兼容的传送方法。
（一）兼容制及其要求
所谓电视兼容，是指彩色电视系统与黑白电视系统可经相互收看。也就是说，黑白电视接收机不但能够收看黑白电视节目，也可以收看彩色电视节目，当然图象均为黑白；彩色电视接收机不但能够收看彩色电视节目，也能够收看黑白电视节目，当然前者图像有彩色，后者图像无彩色。
由此可见，能够实现彩色电视系统与黑白电视系统可以相互收看的彩色电视制式，可以称为兼容制制式。
彩色电视广播是在黑白电视广播的基础上发展起来的，为了实现兼容，必须满足以下三方面要求。
1、继续采用黑白电视广播中的一切技术规定
如场频为50Hz，行频为15625Hz，隔行扫描，视频带宽为0～6MHz，伴音采用调频，图象采用残留边带调幅等。
2、继续保留黑白电视广播中的一切信号
黑白电视广播中有图象信号、伴音信号、同步信号与消隐信号。彩色电视广播必须将三基色信号转换成一个能重现黑白图象的亮度信号，便于黑白电视接收机也能收看。
3、传送一个色度信号。
这个色度信号（色调与色饱和度）对彩色电视接收机来说，起着屏幕着色作用，对黑白电视接收机来说，该色度信号当然是多余的，这就要求色度信号对黑白电视接收机不会构成使人眼易察觉的干扰。
（二）亮度信号
为了实现兼容，彩色电视广播必须传送一个亮度信号。由于彩色摄像机产生的是红、绿、蓝三基色，那么怎样来产生一个亮度信号呢？根据三基色与三要素的关系可知，混合光的亮度为三基色光的亮度之和。又根据人眼相对视敏度特性可知，红、绿、蓝三基色信号中的亮度成分又是不一样的，视敏度高的基色（如绿色）含有的亮度成分多一些。NTSC制规定的红、绿、蓝亮度成分比例是0.30(红)：0.59(绿)：0.11(蓝)。比例系数的确定与规定的标准白光有关，与红、绿、蓝荧光粉的选择也有关。这就是说，红基色信号（ER）、绿基色信号（EG）、蓝基色信号（EB）可按这个比例混合，可获得一个亮度信号（EY），即亮度方程式为：
EY=0.30ER+0.59EG+0.11EB
（三）色差信号
在彩色电视广播中，传送的不是三基色信号，而是亮度信号和色差信号。色差信号就是基色信号与亮度信号之差，即：
ER-Y=ER-EY
EG-Y=EG-EY
EB-Y=EB-EY
其中ER-Y为红色差信号，EG-Y为绿色差信号，EB-Y为蓝色差信号。
由于亮度信号已从三基色中抽离出来单独传送，若再传送基色信号，因基色信号中含有亮度成分，则势必造成亮度成分传送的重复。色差信号不含有亮度成分，仅代表了色调与色饱和度，因而应传送色差信号。
以传送彩条图象为例，亮度信号与色差信号波形如图2-5所示。在三个色差信号中，相互之间并不是独立的，其中某一个色差信号可以由另外两个色差信号按特定的比例混合产生。推导如下：
EY=0.30ER+0.59EG+0.11EB
0.30EY+0.59EY+0.11EY=0.30ER+0.59EG+0.11EB
0.30（ER-EY）+0.59（EG-EY）+0.11（EB-EY）=0
0.30ER-Y+0.59EG-Y+0.11EB-Y=0

图2-5 亮度信号、色差信号波形

在实际彩色电视广播中，只传送了ER-Y、EB-Y两个色差信号，而EG-Y色差信号不传送，EG-Y色差信号将来在接收机中按下式混合产生：
EG-Y=-
因式子中的系数0.51、0.19均小于1，故EG-Y可用简单的电阻衰减式矩阵就可以复原。
亮度信号、色差信号形成电路如图2-6所示。

图2-6 亮度信号、色差信号形成电路

（四）三基色信号的复原
目前彩色电视广播均传送EY、ER-Y、EB-Y三个信号，在电视接收机中要复原出ER、EG、EB三基色信号也是很方便的，复原电路如图2-7所示。首先利用ER-Y、EB-Y信号来混合成EG-Y信号，然后只要将ER-Y、EG-Y、EB-Y三个色差信号分别与EY信号相加，就方便地获得了ER、EG、EB三基色信号。

图2-7 三基色信号复原电路

传送一个亮度信号及两个色差信号，较满意地解决了兼容问题。从图2-5白条和黑条波形可知，当电视台播送黑白电视节目时，ER-Y=0，EG-Y=0，EB-Y=0，此时只有一个EY信号，黑白电视接收机能收看，彩色电视接收机也能收看。如图2-7可知，当ER-Y=EB-Y=EG-Y=0，则作用到彩色显像管红、绿、蓝阴极的是同一个EY信号，屏幕显示黑白图像。
如果电视台播送彩色电视节目，彩色电视机显像管得到的是红、绿、蓝三基色信号，屏幕重现彩色图像。而对于黑白电视机来说，色差信号便成为多余的信号。
为了不使色差信号对黑白电视画面形成干扰，为了使两个色差信号和一个亮度信号在同一个0~6MHz带宽通道内互不干扰地传送，必须对两个色差信号进行编码处理。NTSC制处理方法是正交平衡调幅，PAL制处理方法是逐行倒相正交平衡调幅，SECAM制处理方法是调频且轮行传送。

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