彩色電視信號

（一）電視信號頻譜特性

電視系統是通過行、場掃描來完成圖像的分解與合成的，盡管圖像內容是隨機的，但電視信號仍具有行、場或幀的準周期特性。通過對靜止圖像電視信號進行頻譜分析可知：它是由行頻、場頻的基波及其各次諧波組成的，其能量以幀頻為間隔對稱地分布在行頻各次諧波的兩側。而對活動圖像的電視信號，其頻譜分布為以行頻及其各次諧波為中心的一簇簇連續的梳狀譜，如圖07-03-3所示。

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圖07-03-3 ?活動圖像電視信號頻譜

對于實際的電視信號，諧波的次數越高，其相對于基波振幅的衰減越大。在整個電視信號的頻帶中，沒有能量的區域遠大于有能量的區域。根據這一性質，彩色電視系統利用頻譜交錯原理將亮度信號和色差信號進行半行頻或1/4行頻間置，完成彩色電視中亮度信號和色度信號的同頻帶傳輸。我國采用的PAL-D制彩色電視信號，亮度信號帶寬為6MHz；在美、日等國采用的NTSC制電視系統中亮度信號帶寬為4.2MHz。由于人眼對于色度信號的分辨率遠低于對亮度信號的分辨率，因此在彩色電視系統中色度信號的帶寬一般均低于1.3MHz，且調制在彩色副載頻上置于亮度信號頻譜的高端，以減少亮色信號之間的串擾。

視頻圖像信號的能量主要分布在行掃描頻率f_h及其各次諧波nf_h上,見圖07-03-4。而在兩相鄰頻率之間能量則很微弱，以至于可以將其看成是空白的。由于U和V色差信號是R、G、B的線性組合，因此頻譜遵循同樣的規律。根據視頻信號的頻譜特點。若選擇數值為半行頻奇數倍的副載頻f_sc，即使f_sc = ( 2 n + 1 ) f_h / 2，用f_sc來將兩個色差信號進行頻譜搬移，然后再與亮度信號Y疊加在起，色度信號的能量則剛好落在亮度信號頻譜的空白處，如圖07-03-4，這就是亮度信號與色度信號按頻譜交錯間置的共頻帶傳送基本原理。

圖07-03-4? 亮度信號與色度信號的頻譜交錯原理

選擇f_sc時的另一個需要考慮的問題是,在色度信號不超出Y信號的上限頻率的前提下,將f_sc的數值盡量選高,如圖07-03-5所示。因為f_sc越高，它對Y信號的干擾光點越細，能見度越低。另外，還要考慮到接收機中可能出現的副載頻與伴音載頻f_s之間的差拍干擾。為此要求f_sc與f_s之間的差拍頻率（f_sc－f_s）也等于半行頻的奇數倍，以降低干擾點的能見度。

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圖07-03-5? 共頻帶的亮度信號和色度信號頻譜

由于副載頻只有一個即f_sc，而作為調制信號的色差信號則有兩個U和V，因此，需對同載頻的兩個不同相位進行兩相調制。在NTSC和PAL制中是將色差信號U和V調制在載頻f_sc的兩個正交相位上，因此叫正交調制。

亮、色信號同頻帶傳送所帶來的最大問題是二者之間的干擾，為了降低這種干擾，需最大限度地抑制已調色差信號中不攜帶信息的功率，因此彩色電視中采用平衡調制的方法，將已調波中的載頻分量抑制掉，抑制掉載頻后的色差信號的平衡調幅波可表示為：

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在頻率域內Y、U、V三個信號是交錯間置的，而在時間域內Y、U、V是疊加在一起的，再加上各種復原圖像所需的同步信號最終形成的信號我們稱其為全彩色電視信號，它們的帶寬就是原黑白電視所占用的帶寬。

（二）復合電視信號

包含亮度信號、色差信號和所有定時信號的單一信號叫做復合電視信號(composite video signal)，或者稱為全電視信號。圖07-03-6表示的是黑白全電視信號，而色差信號是通過彩色副載波調制之后和亮度信號混合得到，如圖圖07-03-7所示。

圖07-03-6 ?一個行周期的黑白全電視信號

圖07-03-7? ?彩色電視系統的水平消隱間隔

（三）分量電視信號

分量電視信號(component video signal)是指每個基色分量作為獨立的電視信號。每個基色既可以用RGB表示，也可以用亮度-色差表示，如YIQ，YUV。使用分量電視信號是表示顏色的最好方法，但需要比較寬的帶寬和同步信號。

（四）S-Video信號

分離電視信號S-Video(Separated video-VHS)是亮度和色差分離的一種電視信號，是分量模擬電視信號和復合模擬電視信號的一種折中方案。使用S-Video有兩個優點：

① 減少亮度信號和色差信號之間的交叉干擾。

② 不須要使用梳狀濾波器來分離亮度信號和色差信號，這樣可提高亮度信號的帶寬。

復合電視信號是把亮度信號和色差信號復合在一起，使用一條信號電纜線傳輸。而S-Video信號則使用單獨的兩條信號電纜線，一條用于亮度信號，另一條用于色差信號，這兩個信號稱為Y/C信號。S-Video使用4針連接器，如圖07-03-8所示。具體的規格如表07-03-3所示。

圖07-03-8 ?S-Video連接器

表07-03-3? ?S-Video工業標準4針連接器規格

需要注意的是，請不要把S-Video和S-VHS (Super Video Home System)相混淆，S-VHS是高檔家用錄象系統。S-Video是定義信號電纜連接插座的硬件標準，S-VHS或者寫成SVHS是加強性VHS電視錄象帶的信號標準，提供的分辨率比VHS提供的分辨率要高一些，噪聲信號要低一些。S-VHS支持分離的亮度和色度信號輸入/輸出，取消了亮度和色的復合-分離過程。