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1、第四章兼容制彩色电视制式、编码与解码4.1黑白、彩色电视兼容的可能性4.2兼容制彩色电视制式4.3PAL制彩色电视编码与解码原理4.4梳状滤波器解码原理复习思考题4.1黑白、彩色电视兼容的可能性4.1.1亮度与三基色信号的关系;由前面的讨论可知,亮度信号E-Y可以采用单个摄像管对景物的亮度摄取,如?黑白电视摄像机一样。但目前彩色摄像机通常由三只摄像管组成,对彩色景物摄取并分别得到三基色电信号ER、EG、EB,它们反映了景物各像素的亮度、色调及色饱和度的变化信息。如果将三基色信号分别控制显像管的三个电子束流,那么,将在彩色显像管相应位置上,重现该景
2、物的亮度、色调及色饱和度。其重现的亮度是符合亮度方程的。换句话说,三基色信号以不同比例代数相加,便可以合成亮度信号,此亮度信号正是黑白电视系统中所需要的图像信号,它代表景物的亮度变化信息,即:EY=0.30ER+0.59EG+0.11EB(4-1)式中三个系数之和等于1,如果ER、EG、EB都相等且为1V,则EY也是1V,即由它们给出的亮度总和为白色;如果ER、EG、EB相等但相对值小于1而大于0,则EY是灰色;当ER、EG、EB均为0,则EY是黑色。所以,不论明亮程度如何,对于黑白图像,三基色信号值相等且与亮度信号相同。如果三基色分量不
3、相等,三基色信号的比例反映色调,它们按(4-1)式规定比例相加,和值代表此时彩色景物相应点呈现的亮度。例如,ER=0.7V,EG=0.6V,EB=0.2V,此彩色的总亮度信号为EY=0.3×0.7+0.59×0.6+0.11×0.2=0.586V该彩色的色调为橙色,因为等量的三基色光各取0.2V相混将得到低亮度白光,剩下0.5V红基色与0.4V绿基色,因其红比例大于绿而呈现橙色,显然该彩色饱和度低于100%。由上可知,ER、EG、EB、EY四种信号只有三种是独立的,已知任意三种,就可以通过加减法矩阵电路来合成第四种。由于各项的系数均小于1,
4、所以,可以由一些简单的电阻分压电路构成的电阻矩阵电路来产生。;显然,这给兼容电视提供了方便与可能,为了书写方便,今后把以上四种信号EY、ER、EG、EB分别用Y、R、G、B来表示。4.1.2色度信号的编码传输一、色度信号的编码要实现彩色与黑白电视的兼容,彩色电视信号中应当含有仅代表亮度信息而不含有色度信息的亮度信号,然后再选择两种基色信号。这样,黑白电视机可直接收看彩色电视信号;对于彩色电视机而言,可将亮度信号与被选的两种基色信号组合获得三基色信号送至彩色显像管。例如二基色信号可选用R、B,或R、G、或G、B,第三个基色的大小可由亮度方程和已知二
5、基色的值解得。但这样选择的色度信号有个很大的缺点,即亮度信号Y已经代表了被传送彩色光的全部崐亮度,而R、B或其它两个基色本身也包含有亮度,显然是多余的,且在传输过程中易干扰Y信号。为了克服这一缺点,一般不选基色本身作为色度信号,而是对基色信号进行编码,即从基色信号中减去亮度信号,编码后的信号称为色差信号。例如,R-Y,B-Y,G-Y,这三种色差信号同样可以用三基色信号按一定比例合成。只要将(4-1)式从各基色信号中减去,便有色差信号与三基色信号之间的关系如下:R-Y=0.7R-0.59G-0.11B[JY](4-2)B-Y=-0.3R-0.59
6、G-0.89B[JY](4-3)G-Y=-0.3R+0.41G-0.11B[JY](4-4)由于G-Y信号数值较小,对改善信杂比不利,同时可由简单的电阻矩阵实现R-Y,B-Y和G-Y的变换,所以,通常传送Y,R-Y和B-Y,其中Y代表亮度信息,R-Y,B-Y代表色度信息。二、传送色差信号的优点;1.兼容效果好;当选用Y、R-Y、B-Y三种信号时,Y仅表示被传送景物的亮度,而不含色度,例如传输一灰色时,其三基色信号为R=G=B=0.5V,它们合成的亮度信号Y=0.5V。色差信号必然为零,而色差信号只表示色度不表示亮度,只要将(4-1)式的左边
7、移到右边,加以整理便可得0=0.3(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)(4-5)这就是说,在(4-5)式中,三色差信号对亮度的贡献为零,所以色差信号的失真不会影响亮度。因此,黑白电视机只接收彩色电视台中的Y信号,其效果与收看黑白电视台一样,不受色差信号的干扰,能正常重现原图像的亮度,所以,其兼容效果好。2.能够实现恒定亮度原理;所谓恒定亮度原理是指:被摄景物的亮度,在传输系统是线性的前提条件下均应保持恒定,与色差信号失真与否无关,只与亮度信号本身的大小有关。下面举一例来说明:假设某时刻为一种偏紫的红色,其三基色信号为R=0.
8、7V,G=0.4V,B=0.5V,由(4-1)式可知,合成的Y=0.5V,根据色差信号的定义,我们可用矩阵电路合成得到红色差信号和蓝色
