原创 回答上个月底读者的提问

Victor3050  发表于 2006-06-20 20:51:38

陶先生：

非常感谢您在百忙之中回答我的问题。

如有时间，下面两个问题可否也请给予指教?

2) 北美是NTSC， 而中国是PAL，在北美的有Closed Caption的电视节目，在中国如何能看到Closed Caption?

3) 能够有简单的办法把北美的有Closed Caption的节目源（如录像带）转换为在中国能看到Closed Caption的电视节目吗？

我的信箱是：Chunsheng.Lin@tateandlyle.com 能否给我发封信，告知您的联系方法，我还有一些事情要向您请教。

谢谢

这两个问题好象与上次提问的问题没有太大的区别，下面再次回答如下：
   问2)：北美是NTSC，而中国是PAL，在北美的有Closed Caption的电视节目，在中
国如何能看到Closed Caption?
   答：可能你对北美是NTSC、以及法国的SECAM和中国是PAL都想了解，我顺便简单介绍一下。
   世界上最早出现的彩色电视标准是NTSC，美国于1952年制订的NTSC（National
Television Standards Committee 国家电视标准委员会）彩色电视标准，NTSC彩色电
视技术标准也是从黑白电视技术标准演变过来的，NTSC彩色电视技术标准要求彩色电视要与黑白电视兼容，因此，彩色电视机的图像显示格式完全与黑白电视机相同。美国黑白电视机的显示格式为：场频60Hz，即每秒30帧，每帧525行，行频为
15750Hz，隔行扫描，视频带宽为4.2MHz，频道带宽为6MHz。采取隔行扫描的目的是节省信号传输系统频率资源的带宽（只需4MHz视频带宽），这些参数的选择是这样考虑的：美国交流电网的频率为60Hz，为了减少照明与电视图像光线之间产生差拍效应，所以电视机的场扫描频率也选为60Hz；由于人们的眼睛对20Hz频率以下的图像会感觉出闪烁，所以图像帧频取为30Hz；即可以降低信号传输系统信息量的传输能
力，但还能保证与信息量大一倍时（即逐行扫描）的图像清晰度；行频15750Hz等于帧频乘以扫描线数；4.2MHz视频带宽可以保证水平清晰度大于为250线；由于除了图像信息需要传输以外，伴音也需传送，伴音信号传送无论采用调幅或调频，也需占据一定的频率带宽（约1MHz，双边带），所以，传送电视图像和伴音所需频率的带宽最少为5.5MHz，并且还是在图像载频选用残留边带的情况下，如选用双边带，所需频率的带宽大约是单边带的2倍，这里选用残留边带，使频道带宽只需6MHz。

   为了使彩色电视与黑白电视互相兼容，NTSC彩色电视技术标准中，对彩色信号选用色差信号的方式进行传输，即只传输三个彩色信号中的两个色差信号（Y-R、Y-B），和一个亮度信号Y，而亮度信号传输方式与黑白电视的图像信号完全相同，彩色信号中的两个色差信号采用正交调制，并把彩色副载波的频率选在亮度信号的高端（3.57MHz），这当然会牺牲一部分图像清晰度，这也是不得已的选择。两个色差信号采用正交调制相当于只占用传送一个色差信号的频率带宽，但彩色副载波的基
准相位也需要同时传输，才能使接收端对调制信号进行正确解调，在NTSC彩色电视技术标准中很巧妙地把彩色副载波的基准相位安置在行同步信号中进行传送，即称为色同步头。

NTSC彩色电视标准的优点是电路简单，缺点是图像清晰度比较差，另外，信号在传
输或接收放大过程中，彩色副载波的基准相位容易产生偏差（也称微分相位），使两
个色差信号容易产生混色。用14寸彩色电视机来接收NTSC彩色电视技术标准的电视节目，图像清晰度是非常令人满意的，但对于21寸以上的彩色电视机，收看电视节
目，图像清晰度就很勉强。但在60~70年代，人们对NTSC彩色电视标准是感到非常满意的，因为当时电子技术水平普遍还很低，人们的愿望要求也不高。

另一个彩色电视标准SECAM（顺序传送与存储彩色电视系统）制式的诞生要比NTSC
晚一些时候，SECAM是法国采用的一种电视制式。SECAM制式与NTSC制式最大的区别是两个色差信号的传输方式不一样。在SECAM制式中两个色差信号是分时轮流进行传送，即每行只传输一个色差信号，两个色差信号按顺序进行传送。在接收端必须要对其中一个色差信号进行延时一行时间，才能对三个色差信号进行解调和分离。SECAM制式最大的优点是克服了NTSC制式中两个色差信号容易互相混色的缺点，但缺点是需要一个一行延时线。

在当时能把一个色差信号进行延时一行时间是一个了不起的技术，如果采用普通延时
线，延时线的长度大约需要1公里，这是不可能的。在SECAM制式中采用的是超声波延时线，即先把电信号转换成声波，然后利用声波在介质中传播速度比电磁波慢的性
质，对超声波信号进行延时，然后再把被延时了的超声波信号转换成电信号，这样的
延时线体积可以做得很小。另外，SECAM制式与NTSC制式相比，SECAM制式在图像清晰度面也做了很大的改善，图像水平清晰度大于300线，但视频带宽增加了一兆多，扫描格式也根据使用交流电网频率的不同有所改变。SECAM制式的场频为50Hz，即每秒25帧，每帧625行，行频为15625Hz，隔行扫描，两个色差信号轮流传送，彩色副载波的频率为4.25~4.40MHz，视频带宽为5~6MHz，频道带宽为8MHz。

PAL（逐行倒相，Phase Alternate Line）制式的诞生要比NTSC和SECAM制式更晚一些时候，PAL制式是德国采用的一种电视制式，同时也是英国和中国采用的制式。PAL制式与NTSC和SECAM制式最大的区别也是两个色差信号的传输方式不一样。PAL制式综合了NTSC和SECAM制式的优点，两个色差信号采用正交调制，但还采用逐行倒相技术来消除彩色副载波微分相位引起的颜色偏差。PAL制式的图像显示格式基本与SECAM制式相同。PAL制式的场频为50Hz，即每秒25帧，每帧625行，行频为15625Hz，隔行扫描，图像水平清晰度大于300线，两个色差信号采用正交调制，彩色副载波的频率为4.43MHz，视频带宽为5~6MHz，频道带宽为8MHz。

 从原理上说，应该只有SECAM制式需要一行延时线，但由于目前一行延时线的价格已非常低廉，所以现在NTSC、SECAM、PAL等三种制式的电视机都在使用一行延时线来进行信号延时和多种信号分离技术，以提高机器的电气性能。用一行延时线进行信号分离的技术也叫梳状滤波。彩色电视制式除了最基本的NTSC、SECAM、PAL等三种制式以外，还有很多种制式（大约有二十多种），但这些制式都是基于这三种制式变种出来的，并且大多数都是对伴音调制方式进行卖弄风情，使某地区的电视信号让别人无法接收。

要想对电视机制式的原理更深入地了解，最好去看那些比较老的电子管或晶体管分立件电视机原理的书籍，目前出版的电视机原理的新书，一般都很讲实用，都是偏重介绍目前比较常用的集成电路电视机原理，而集成电路正好又把电视机的基本工作原理都屏蔽掉了，使得人们对电视机的原理越来越感到神秘。

下面我们再来讨论Closed Caption电视节目的问题， Closed Caption 一般称为
：Closed  Caption Display，也叫“CCD”。CCD最早进行节目广播的时候，主要是为聋哑人服务的，但现在已经普遍化了，并且美国政府要求，凡是14寸以上的电视机都要装有CCD功能。CCD广播是图文电视技术应用的其中一个内容，图文电视在国外作为信息广播应用非常广泛，但在国内却一直都发展不起来，主要原因是由于英文字符代码与中文代码信息量的不同。

首先，我简单介绍一下图文电视的工作原理，图文电视广播就是在原有电视广播
的基础上，充分利用原有的技术资源，在电视场扫描期间额外传输其它信息。场扫描
逆程时间相对于行扫描，一共有25行，平时这25行都不传输图像信号，而只用来传输
场同步积分脉冲，这些场同步积分脉冲是不带图像信息的，但带有场同步时间信
息，在实际使用中，一般只用20行场同步积分脉冲已经足够，空出5行基本用不上，因此，在图文电视广播中就选用5行中的其中1~3行来进行数据传送。具体技术是在场扫描逆程的第21~23行位置增加数字信号传输功能，把原来在21~23行位置只用来传输行同步脉冲功能，改变成能同时传送二进制脉冲数字信号功能，而场扫描逆程的前第21行一般不用，用来积分作为场同步信号，后两行也不能用，只能用来作为场积分放电时间。

由于用来作为传输数字信号信息的时间非常短，只有一到三行的时间（每行正程
扫描时间大约50微秒），并且调制方法也很简单，一般都用调幅，所以传送数据的码
率非常低，一般只有几Kbi/S，只能用来传送文字信号，或图表。对于传送文字，实际上还是传送文字的代码，即：字库是安装在电视接收机CPU的存储器里，发送方只需传送读取字库数据的编码（即代码）。对与英文只有26个字母，代码非常简单，字库非常小，传输也非常方便，但对于实现中文CCD，最少需要3500个汉字代码，字库非常大，传送起来非常困难，如果进行字幕实时传播，因码率太低很难实现字幕同步显示，或者文不对题。所以，中文的“Closed    Caption”电视节目广播到现在还没有实现，但随着数字电视技术的发展，码率低的问题已经基本解决，现在中文的“Closed Caption”数字电视广播，在技术上已经没有问题了，但还要运营商在制作电视节目时候有兴趣才有可能出现中文“Closed  Caption”电视节目，或中国政府强制要求才会有人采用。如果我国的电视广播制式还是继续使用PAL制，中文的“Closed  Caption ”电视节目不可能实现，除非是采用两个频道把图像信号和CCD信号分开传送。