彩电视基础知识
彩电视基础知识
彩电视的理论基础是建立在度学与视觉生理学基础上的。因此要了解彩电视应该首先了解度学方面的有关基础知识。

一、彩的三要素

人眼对任何一种颜的光引起的视觉反应，都可用亮度、调和饱和度三个参量来描述，通常把颜的亮度、调和饱和度称为彩的三要素。

1.亮度：是指彩光对人眼作用后，人眼所能感觉到的明暗程度。
2.调：表示颜的种类，如红、绿、黄等的区别，取决于该种颜的主要波长。
3.饱和度：表示颜的深浅程度，是按该种颜混入白光的比例来表示。没有掺入白光的单光的饱和度是100％。
在彩电视技术中，调和饱和度常常被用来组成度的概念。也就是说，在彩电视中所说的度就是调和饱和度的合称，它即表明了彩光的颜种类，又表明了颜的深浅程度。

二、三基原理与混方法


1.三基原理

在自然界中，绝大多数的彩光都可以分解为红（Red）、绿（Green）、篮（Blue）三种基光；相反，利用红、绿、篮三种基光按不同比例混合，又可以模拟出自然界的绝大多数的彩。这个规律称为三基原理。

特点：

三基的选择不是唯一的。在彩电视中选择红、绿、篮作为三基是因为人眼对这三种基的光最敏感。电视机颜不正常

三基必须是相互独立的，即其中任一种基不能由另两种基混合产生。

合成后的彩的调和饱和度由三基的比例决定；它的亮度等于三基亮度的总和。


2.混法

在彩电视中采用相加混法。相加混法有直接混法和间接混法两种。

直接混法——是把三种等量的基光同时投射到一个白屏幕上，会得到不同的颜。让我们做一个试验吧，请从三基中选择步步不同的颜组合，注意摄像机屏幕有什么变化。
利用这种方法，我们调节三种基的不同比例，可以混合出自然界绝大多数彩。

间接混法——是利用人眼视觉的特性进行混的。通常可分为时间混法和 空间混法。


1）时间混法：将三种基的光轮交替的投射到白屏幕上，只要轮的转速够快，利用人眼视觉暂留特性，可得到与直接混法相同的效果。
2）空间混法：将三种基光点同时投射到白屏幕上的三个相邻点上，当三个点足够近时，利用人眼的分辨力有一定限度的特性，就能产生与直接混法相同的效果。
空间混法是目前各种同时兼容制彩电视的基础。彩显像管就是根据这个原理实现的。

以上我们对三基的原理和混法进行了介绍。为了更直观、方便的表示三基（红、绿、蓝）与它们混后所得道的各种彩之间的关系，通常采用图6所示的度三角形（也称麦克斯三角形）给出三基混合所得到彩的大致范围。
那么这个度三角形的意义是什么？

三、实现彩电视的基本过程

我们知道，在黑白电视中只是重视景物的亮度，它只传送一个反映景物亮度的电信号。而彩电视要传送的却是亮度不同，度千差万别的彩，如果每一种彩都使用一个与它对应的电信号，就需要同时传送许许多多的电信号，这显然是不可能的。根据三基原理，使我们有可能利用有限的三基（红、绿、蓝）来传送和复现自然界的各种景物的彩。


具体说，彩电视并不是把客观世界千差万别的景物颜一种一种如实的传送，而是把足以能反映各种自然景的三种基的组合方式（强弱比例）告诉接收端；在接收端，利用能产生三基的装置（显像管），使其严格按照接收到的电信息（三基组合情况）来重新进行三混合，就可以等效的模拟出发送端的彩。

尽管这是一种等效模拟，但是这个等效彩对人眼引起的感来说与实际彩引起的感是相同的。图8就是根据这个设想来实现彩电视的基本装置示意图。
在发送端必须把要传送的景物的彩用分光系统（滤片）分解为红、绿、蓝三种基画面，
再经过三个摄像管的光电转换，把它们转换为三种基信号（ER、EG、EB）。 然后把三种基信号无失真的传送至接收端。
在接收端，把三种基信号放大后分别控制三个基显像管阴极，经过电光的转换，把三种基信号变为三种基的画面，然后通过光学透镜系统投射到屏幕上，并重叠在一起就能混合成原来的景物，这就是实现彩电视传送的基本过程。
需要指出的是，实际彩电视机是用彩显像管代替三个基显像管，使结构简单化。
兼容性彩电视的传送制式
我们已经了解到，产生三基信号并不困难，用分光系统和三只摄像管 组成的摄像系统就能办到。但是，怎样才能把三基信号传送到接收端呢？这是这里要讨论的问题。
一、彩电视信号传送的基本制式
1.顺序制——是把将要传送的彩图像分解为红、绿、蓝三个基光像然后进行光电 转换后按照一定的时间顺序，在一个信道分别传送；在接收端以相同的顺序轮流把三个基信号加
于彩显像管的三个阴极，轮流显示出三个基图像。利用人眼的视觉暂留特性进行混，最后得到一副完美的彩图像。

图9 顺序制传送示意图
需要指出的是，实际彩电视机是用彩显像管代替三个基显像管，使结构简单话。
2.简单同时制——是把三个基信号用三个信道同时传送。在接收端同时将三个基信号作用于彩显像管的三个阴极，利用空间混法在荧光屏上显示一副完美的彩图像。

图10简单同时制传送示意图
所谓兼容性，就是使黑白电视机能接收彩电视节目，而彩电视机也能收看黑白电视节目。
当然，在这两种情况下收看到的电视图像都是黑白图像。
图11 兼容同时制彩电视机基本原理图
如图11所示：发送端先用分光系统把要传送的彩条画面分为三幅基画面。根据混原理 得到三基画面。当三基画面同时投射到三个摄像管的靶面上，经过光电转换成ER、EG、EB 信号。它们在编码器中以一定方式编成一个带宽为6MHZ的彩电视信号，经过发射机调制成高 频彩电视信号发射出去。 接收端接收信号后经过接收机放大、解调为彩全电视信号，再经解码器还原ER、EG、EB 三基信号去调制彩显像管三个阴极，在荧光屏上呈现三幅基画面，利用空间混法重现彩条画面。

彩电视信号的组成
1 实现兼容性彩电视的必要条件
为了实现兼容性，彩电视机信号必须满足下列条件：
彩电视信号既要使彩电视机呈现彩图像，又要使黑白电视机呈现黑白图像。
所以必须要求彩电视信号是由亮度信号和度信号两部分组成。
彩电视信号应具有黑白电视信号相同的频带宽度。
彩电视必须采用与黑白电视相同的图像载波、伴音载波及图像和伴音的调制方式，以及采用同样的行、场扫描方式、扫描频率和复合同步、复合消隐信号。
2 亮度信号和度信号
（1）亮度信号：
从度学讲，人眼对等强度的三基光的亮度反应是不同的，对绿光最敏感，对红光次之，对蓝光最不敏感。因此，三基光的亮度为1时，其组成的白光对人眼作用的亮度也为1，若亮度用Y表示，它与R,G,B三基光之间的关系为：
公式为亮度方程式。
由于亮度方程式中三个系数之和等于1，
如果R、G、B光的亮度都是1，则Y=1，即由它们给出的亮度总和为白；
如果R、G、B光的亮度相等，但相对值小于1而大于零，则0<Y
当R、G、B光的亮度均为零时则Y=0为黑。
在彩电视传送过程中，三基电信号ER、EG、EB合成的亮度信号EY的方程式为：
（2）差信号：
兼容性彩电视信号中，除了亮度信号外，还需要一个仅包含调和饱和度的度信号。由于三基信号中既包含了亮度信号也包含了度信号。为了得到仅包含度信息的信号，可从三个基信号中减去亮度信号就得三个仅含度的信号，我们通常称之为差信号。
根据亮度方程式可以导出差信号与三基信号之间的关系：
实际在三个差信号中，只需选取其中两个差信号就能达到传送度信息的目的。因此为了减小传送信号的频带和提高其信噪比，通常都选用幅度较大的ER-Y、EB-Y差信号传送度信息。
(3）彩条的亮度信号与差信号
彩条信号是彩电视机经常使用的一种测试信号，它在彩电视机的荧光屏上显示出八条等宽调为白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑的竖条，它的亮度递减顺序自左至右排列，如图12(a)所示；它在黑白电视机荧光屏上显示出八条灰度等级不同的竖条。

图 12 彩条的亮度信号和差信号波形图
由于彩条有正确的调和饱和度，所以常作为检查和测试彩电视机的一种信号。


图12（b）是三基的信号波形，其中包含了亮度信号。
图12（c）是彩条信号的亮度波形图，它是一个高度不等的阶梯电压，幅度从零到一共八个阶梯，所以它是一个含有直流分量的正极性信号。
图12（d）是彩条的差信号波形，是一个交流信号，由于EG-Y信号的幅度较小，在传输中易受干扰。

所以，为了提高传送信号的信噪比，现行的兼容性彩电视制式都采用两个幅度较大
的ER-Y和EB-Y传送度信息。

最后应该指出，上面讨论的亮度信号和度信号，对所有的兼容性三大彩电视制式均适用。请大家记住这些波形图，今后在维修中会有很大的帮助。

3. 压缩彩电视信号频带宽度的方法

为了使彩电视信号的频带与黑白电视信号的频带相同，所以三大彩电制式均对差信号的频带进行压缩，即采用大面积着原理，限制度信号的频带。亮度信号采用宽带传送，度信号采用窄带传送（约为亮度信号频带的10％～20％），所得到的彩图像已经令人满意。我们国家电视制度规定，亮度信号的频带为6MHz（为保证黑白图像的清晰度）；而差信号的频带为1.3MHz。

此外，度信号的频带虽然已经压缩在很窄的频带内，但由于亮度信号本身已经占用了与黑白电视信号相同的频带，所以为了使彩电视信号的频带与黑白电视信号的频带相同，必须进一步设法节省频带。

NTSC制和PAL制度信号都采用了“正交平衡调幅制”并采用频谱交错技术，把度信号的频谱安插到亮度信号的频谱间隙中，使度信号不占用额外的频带。

而SECAM制度信号采用“行轮换调频制”，来进一步压缩频带，两个差信号不是在每一行传送，而是顺序轮换交替传送。也就是亮度信号在每一行都传送，差信号是一行传送ER-Y
信号，另一行传送EB-Y信号，逐行顺序轮换传送。
所以SECAM制又称为“顺序同时制”。

兼容性彩电视制式的原理

目前，世界上现存三大彩电视编码制式，它们是NTSC制、PAL制、SECAM制。三种制式的彩电视机的解码电路有明显的不同。这一节我们把三种制式的编码和解码原理用框图的形式给大家介绍一下。

1. NTSC制的编码器和其编码过程

为满足兼容性彩电视的基本条件和差信号实现正交平衡调幅的要求，NTSC制编码器的基本组成如图13所示。其编码过程如下：

图13 NTSC制编码器框图
首先把彩摄像机送来的ER、EG、EB三基信号，经编码器矩阵编成亮度信号EY和差信号ER-Y、EB-Y。 差信号经低通滤波器将其压缩到1.3MHz范围内后，分别送入平衡调幅器对负载波（由彩同步机提供）进行平衡调幅，输出为已调差信号，它们在加法器叠加成度信号F。 亮度信号EY经放大后通过加法器与彩同步机送来的复合消隐、复合同步信号叠加，再经均衡延时线，使亮度和度信号同时到达加法器叠加成彩全电视信号。

解码是编码的逆过程。所以解码器的任务是：从彩全电视信号中把亮度信号和度信号分离开来，各自进入相应的通道；然后将度信号中的两个度分量分离开并分别进行同步检波，解调出差信号；最后把亮度信号及差信号送入解码矩阵电路，变换为三基信号。


2. 使用V、U差信号的解码器及解码过程

图14是NTSC制使用V、U差信号的解码器方框图。它由亮度通道、度解码电路和解码矩阵电路等组成。其过程如下：

图14 NTSC制解码器框图
彩全电视信号送入解码器后，一路进入亮度通道，经过负载波陷波器吸收掉度信号，而取出亮度信号，再经过亮度延时放大电路对亮度信号进行加工处理另一路进入度通道，首先利用带通放大器的带通特性，选出度信号，而滤除亮度信号。而带通放大器分三
路输出：一路经同步选通放大器把度与同步信号分离开，选出同步信号，送入本机负载波恢复电路，提供本机产生的负载波的基准相位；另外两路度信号送至（R-Y）、（B-Y）同步检波器。相位相差90度的负载波经过V、U放大器放大和去压缩后，恢复原来的差信号。最后将两个差信号与亮度信号同时送入解码矩阵电路，就可变为三个基信号。

我们已经知道，NTSC制彩电视采用正交平衡调幅的方式，很好的解决了用一个负载波同时传送度信号的问题。但是这种方式最大的缺点是相位失真引起调失真。

所以对整个电视系统要求非常高。为了克服NTSC制中的缺点，PAL制彩电视在NTSC制的正交平衡调幅的基础上，采用了把度信号的Fv分量逐行倒相的措施，使相邻两行的度信号产生的相位失真正好相反，可以利用人眼的视觉平均和用特殊的解调电路加以平均，相互抵消，以得到正确的调。

PAL是英文（逐行倒相）Phase Alternation Line 的缩写。PAL制于60年代初期联邦德国研制
成功，1967年联邦德国和英国首先正是采用，以后许多国家相继采用，我国也采用PAL制。所以按照其特点PAL制又可称之为“逐行倒相正交平衡调幅”制。

3. PAL制编码器及其编码过程

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。