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电视原理matlab论文
2012年6月
摘要
本文对彩色全电视编码过程及其重要信号与其频谱分析进行了详细论述。
其中包括色差信号(R-Y,B-Y),亮度信号Y,色度信号(U,FU,V,FV,F)以及行同步,场同步,消隐脉冲,色同步等信号以及最终合成的彩色全电视信号(FBAS)的波形图。
对彩色全电视解码过程及其重要信号与其频谱分析进行了详细论述。
解码是编码的逆过程,文中包括从视频检波器输出彩色全电视信号(FBAS),最后再将彩色全电视信号(FBAS)送往彩色解码器并且最终恢复出三基色的过程与其重要信号的频谱分析。
关键词
MATLAB彩色全电视信号亮度信号色度信号PAL梳状滤波器亮度通道色度通道
目录
彩色全电视信号的编码及其频谱分析4
1、亮度及色差信号的形成过程及频谱分析4
2、色差信号平衡正交调幅过程分析5
3、混合电路输出彩色全电视信号FBAS6
彩色全电视信号的解码及其频谱分析7
解码过程8
具体过程9
彩色全电视信号的编码及其频谱分析
彩色全电视信号的编码电路图
1、亮度及色差信号的形成过程及频谱分析
(1)彩色全电视信号是在黑白电视的基础上发展起来的,在彩色电视的发展过程中,必然形成在相当长的一段时间内,黑白电视与彩色电视同时并存的情况,所以必须研究彩色电视与黑白电视的兼容问题。
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。
亮度方程为:
Y=0.30R+0.59G+0.11B
亮度及色差信号均占有0一6MH:
带宽,根据大面积着色原理,人眼对黑白图象的细节有较高的分辨力,而对彩色图象的细节分辨力较低,因此我国电视制式规定:
保留亮度信号O一6MH:
带宽,色度信号的频带宽度限制为1.3MHz"因此可以把色度信号中的高频成分滤除(不传送),以缩小色度信号的频带。
(2)电路图及相关波形图:
(RGBY)
(RGBY)波形图
2、色差信号平衡正交调幅过程分析
(1)为了实现兼容,彩色电视广播必须传送一个亮度信号。
两个色差信号,即Y及(R一Y)和(B一Y)。
在将两个色差信号分别对两个正交的副载波进行平衡调幅之前,先对其进行适当的幅度压缩,这是不失真传输所需要的。
压缩后的色差信号分别用U和V表示,它们与压缩前的色差信号的关系是:
U=0.493(B-Y)V=0.877(R-Y)
式中0.493和0.873称为色差信号的压缩系数。
压缩后的色差信号分别对两个正交副载波sinωSCt和cosωSCt进行平衡调幅,然后对FV进行逐行倒相,再进行正交相加,即逐行倒相正交平衡调幅制,也即PAL制从而得到两个平衡调幅信号FU和FV:
FU=UsinωSCtFV=UsinωSCt士VcosωSCt
这两个平衡调幅信号FU、FV(又称蓝色度分量和红色度分量)频率相等,相位相差90°,保持着正交关系,将两者相加便得到正交平衡调幅的色度信号F:
F=FU+FV
(2)电路图及相关波形图:
(R-YVB-YU)
(R-YVB-YU)波形图
(UFuVFv)
(UFuVFv)波形图
F波形图
3、混合电路输出彩色全电视信号FBAS
(1)要从彩色全电视信号中获得两个色差信号,就要运用同步检波电路,它根据色度信号的两个分量相差2/pi的相位差解调出色差信号,这一方法叫同步解调,要实现同步解调,关键是要有一个与色差信号调制时的副载波同频同相的恢复副载波。
为保证所产生的副载波与发端的副载波同步,需要发端在发送彩色全电视信号的同时发送一个能反映发端副载波频率与相位的信号色同步信号:
Fb
电视系统中,收发扫描必须严格同步,这就需要电视发送端每当扫描完一场时就加入一个行同步脉冲行同步波形:
S
电子束在回扫时如果不采取措施,无论是行还是场都会出现回扫线,解决的方法就是加入消隐信号:
A
最后将亮度信号Y,色度信号F,色同步信号Fb,消隐信号A,同步信号经混合电路输出彩色全电视信号FBAS
(2)电路图及相关波形图:
(F,Fb,F+A,S,FBAS)
(F,Fb,F+A,S,FBAS)波形图
彩色全电视信号的解码及其频谱分析
彩色全电视信号的解码电路图
解码过程
先将彩色全电视机信号送入亮色分离电路,将色度信号C和亮度信号Y分离出来.亮度信号通过一个亮度延时线最后再送到矩阵电路,延时线的作用是为了使亮度信号和色度信号在时间上取得一致,因为色度信号在通过色通导处理后必然会引起附加延时.
色度信号经过两路,一路是通过一个“色同步消隐”电路将色同步信号去掉后加到延时解调器中分离出两个已调色差信号V和U,然后双双送到各自的“同步解调器””中(同步解调器的原理与视频检波一文所说到的同步检波电路一样)解调出B-Y和R-Y信号,然后再送到矩阵电路中,另一路经过一个“色同步选通”电路将色同步信号取出来,送到“鉴相器”中和色副载波产生送来的信号进行鉴相比较,取出误差电压加至色副载波发生器从而保证副载波和发送端同步,另外,利用同步信号的摇摆性(相位按半行频周期作180°变化)在鉴相器中产生一个半行频识别信号加到PAL开关对送入PAL开关的副载波相位进行翻转(相对于收送端而言).再送到R-Y同步解调器,解调出R-Y信号,另外色副载发生器输出另一路到B-Y同步解调器解调出B-Y信号.最后Y信号,B-Y信号,R-Y信号均送入矩阵电路进行一系列的加减运算使之解调出三基色信号.矩阵电路作如下运算:
R-Y-Y=R B-Y-Y=B -0.51(R-Y)-0.19(B-Y)+Y=G。
解码电路如下:
具体过程
解码第一步:
从预视放输出的彩色全电视信号FBAS,经4.43MHz陷波器和色度带通滤波器进行频谱分析,将FBAS分离成亮度信号和色度信号两部分其波形图如下.在亮度信号通道中,经4.43MHz的陷波器,将彩色全电视信号中的色度信号滤除,保留亮度信号.滤除了色度信号之后的亮度信号Y,经0.6μs的延迟电路延时后再送入Y信号放大器进行亮度放大后送基色矩阵电路.
在色度通道前,设置有一中心频率为4.43MHz,带宽约2.6MHz的带通滤波器,它从彩色全电视信号中分离出色度信号.
FBAS
Y
解码第二步:
PAL的特殊电路是梳状滤波器.为使它能够有效的分离两个色度分量,延时线的延时时间要有准确的数值.延时线延迟时间τd应选择得既非常接近行周期(64μs),以便相加、减时是相邻行相应像素间的加或减;而又必须为副载波半周期的整数倍,以保证延时前、后色度信号副载波相位相同(0°)或相反(180°)。
fSC=283.75fH+25Hz
梳状滤波器:
作用是将色度信号分离出两个色差分量FU、FV,组成包括一行延时线、加法器和减法器。
FuFv
解码第三步:
色差信号的同步解调
梳状滤波器输出的±FV信号经V同步解调器,输出V信号;梳状滤波器输出的FU信号经U同步解调器,输出U信号。
波形图如下
UV
U,V信号经放大电路和矩阵电路输出三个色差信号(R-Y),(B-Y),(G-Y)如图所示.同步解调必须有一个恢复的副载波,这个基准副载波要与发端的副载波同频同相.
R-YG-YB-Y
解码第四步:
频率相同但时域错开的色度与色同步信号,经色同步选通电路,将色同步信号与色度信号分开.其波形图如下:
(频率相同但时域错开的色度及色同步信号,经色同步选通电路,将色同步信号与色度信号分开。
由于色度信号在行扫描正程色同步信号在行扫描逆程出现,故只要用两个门电路,就可将二者按时间分离法进行分离。
这两个门电路在控制脉冲控制下交替导通即可实现两种信号的分离)
解码第五步:
亮度通道输出的Y信号和色度通道输出的U、V信号同时输入基色矩阵电路,经基色矩阵电路分解,输出R、G、B三基色信号
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