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第三章 兼容制彩色电视制式

目前世界上彩色广播电视制式最主要的有三种：(1)NTSC制，1953年由美国创立，日本、加拿大等国相继采用；(2)PAL制，1967年由西德创立，我国、英国、意大利、荷兰等西欧国家以及北欧各国采用 ；(3)SECAM制，1967年由法国创立，苏联和东欧各国也都采用它。这三种制式 相互不兼容制，其共同点都采用能与黑白电视兼容的亮度信号和两个色差信号作为传输信号；其不同点是两个色差信号对副载波采用不同的调制方式。NTSC制和PAL制都属于同时制，SECAM制属于顺序同时制。

§3.1彩色电视兼容条件与频谱交错原理

彩色电视为了与黑白电视兼容，它必须具备下列条件：

（1）彩色信号中必须有亮度信号和色度信号；

（2）占有与黑白电视相同的频带宽度；

（3）伴音载频和图象载频分别与黑白电视相同；

（4）采用相同的扫描频率和相同的复合同步信号；

（5）亮度信号与色度信号之间的干扰要最小。

其中，实现兼容最根本的条件是彩色电视必须以和黑白电视相同的带宽传送亮度信号和色度信号。当fv=50Hz,Z=625行时，黑白电视图像信号（即亮度信号）约占6MHz带宽。因此必须在6MHz的带宽内同时传送亮度信号和色度信号，否则就无法实现兼容。人们通过对人眼视觉特性的，充分地应用色度学原理与电子电路技术的成就，采用恒亮传输方式和彩色电视信号的频带压缩措施，解决了在6MHz带宽内同时传送亮度信号和色度信号的，问题成功地实现了彩色电视与黑白电视的兼容。

一、恒亮传输方式

彩色电视为了与黑白电视兼容，必须传送一个亮度信号，以便黑白电视机接收。根据彩色具有亮度、色调和饱和亮度三个要素的理论，传送彩色图象必须选用三个独立的信号。除了亮度信号外，还必须选择另两个信号来代表彩色的色度信息。这两个信号与色调和饱和度之间应存在确定的相互变换关系。例如用x、y坐标值。但是，彩色电视中常用两个色差信号B－Y和R－Y来代表色度信息，它们与彩色摄象机输出的R、G、B三基色信号存在下列关系。

目前的彩色电视是将两个色差信号进一步变换成色度信号，并且迭加在亮度信号上一起传送出去。黑白电视机收到这种彩色电视信号后，由于色度对正常黑白图象的干扰和影响很小，

故黑白电视机显象管上只产生与亮度信号成比例的正常的黑白图像。彩色电视机收到这种彩色电视信号后，先变换成上述三种信号，即Y、（B－Y）和（R－Y）；再经解码矩阵按公式

还原成R、G、B三基色信号。在式中，

还原出的R、G、B信号加到彩色显象管三个阴极（或者栅极）上，使荧光屏上重现出正确的彩色图像。采用亮度信号和两个色差信号作彩色电视传输信号的方式，称为恒亮传输方式。它有利于彩色电视和黑白电视的兼容，这是彩色电视研究成功的重要技术之一。

二、彩色电视信号的频带压缩

用亮度信号和色差信号代替三基色信号作为彩色传送信号，实现了亮度和色度的分离，有利于恒定亮度原理的实现，这对兼容是有利的；但是亮度信号和两个色差信号带宽之和仍是黑白电视信号带宽的3倍。为了兼容，必须对由它们组成的彩色电视信号的频带进行压缩。利用高频混合原理与频谱交错原理，成功地将彩色电视信号的带宽压缩到与黑白电视信号的带宽相同。

1.高频混合原理

人们都有这样的生活经验，在黑白照片上，用笔粗略地涂上不同的颜色，就成了彩色照片。画一幅水彩画时，总是先用墨笔描绘出清晰的轮廓，然后用彩笔进行大面积涂色，整个画面就会给人们以细节清晰、彩色鲜艳、生活逼真的印象。大量的事例说明，人眼对彩色细节的分辨力远低于对黑白细节的分辨力。经测定人眼对亮度细节的分辨力极限值为1′～1.5′，对彩色细节的分辨力极限值为6′～10′。也就是说，人眼较容易辨别出彩色图像细节部分的明暗程度，而不容易辨出细节的颜色差别。

通过实验还发现，人眼对不同色调的细节分辨力也不同。例如，在同样亮度下，人们对绿色细节的分辨力较强，而对红、蓝色细节的分辨力较弱。如果人眼对黑白细节的分辨力定为100％，则实验测得人眼对各种彩色细节的分辨能力如表所示。从表中数据可知，人眼对彩色细节的分辨力是很差的。

细节色别

黑 白

黑 绿 黑 红 绿 红 黑 蓝 红 蓝 绿 蓝 分 辨 力 100％ 94％ 90％ 40％ 26％ 23％ 19％

综上所述可得出一个重要结论：色度信号只需要在图象的大面积部分进行传送，在图象的细节部分只需传送亮度信号，不必传送色度信号，这就是大面积着色原理。根据这一原理，可用全部视频带宽（例如0～6MHz），传送亮度信号Y，以保证清晰度；可用较窄的频带（例如0～1.3MHz）传送两个色差信号（R－Y），以进行大面积着色。这样在接收端所恢复的三

个基色信号是：

由上式可知，接收端所恢复的三基色信号只含有较低的频率分量（0～1.3MHz），而它们的高频部分（1.3～6MHz），则用同一亮度信号的高频部分来补充。这就是高频混合原理。它是1950年首先由美国A.Bedford提出的。利用这一原理，既节省了频带，又减轻了亮度信号和色度信号共用频带而产生的相互干扰。

2. 频谱交错原理

采用恒亮传输出方式和高频混合措施后，彩色电视信号带宽等于8.6MHz〔Y为6MHz，（B－Y）和（R－Y）各为1.3MHz〕，它还是大于黑白电视信号的带宽。为了兼宽，还需要进行频带压缩。

根据黑白电视原理，黑白电视的亮度信号虽然占据了6MHz的带宽，但它并没有占满。其能量只集中在行频及其谐波附近一段较小的范围内，在

附近并没有亮度信息，能量分布如图3.1-6所示。