原创 电视信号的类型

1 复合电视信号

包含亮度信号、色差信号和所有定时信号的单一信号叫做复合电视信号(composite video signal)，或者称为全电视信号。图1表示的是黑白全电视信号，而色差信号是通过色载波信号调制之后再和亮度信号混合得到，如图图2所示。

图1 一个行周期的黑白全电视信号

图2 彩色电视系统的水平消隐间隔

2 分量电视信号

分量电视信号(component video signal)是指每个基色分量作为独立的电视信号。每个基色既可以分别用R、G和B表示，也可以用亮度-色差表示，如Y、I和Q，Y、U和V。使用分量电视信号是表示颜色的最好方法，但需要比较宽的带宽和同步信号。

3 S-Video信号

分离电视信号S-Video(Separated video-VHS)是亮度和色差分离的一种电视信号，是分量模拟电视信号和复合模拟电视信号的一种折中方案。使用S-Video有两个优点：

(1) 减少亮度信号和色差信号之间的交叉干扰。

(2) 不须要使用梳状滤波器来分离亮度信号和色差信号，这样可提高亮度信号的带宽。

复合电视信号是把亮度信号和色差信号复合在一起，使用一条信号电缆线传输。而S-Video信号则使用单独的两条信号电缆线，一条用于亮度信号，另一条用于色差信号，这两个信号称为Y/C信号。S-Video使用4针连接器，如图3所示。具体的规格如表1所示。

图3 S-Video连接器

表1 S-Video工业标准4针连接器规格

需要注意的是，请不要把S-Video和S-VHS (Super Video Home System)相混淆，S-VHS是高档家用录象系统。S-Video是定义信号电缆连接插座的硬件标准，S-VHS或者写成SVHS是加强性VHS电视录象带的信号标准，提供的分辨率比VHS提供的分辨率要高一些，噪声信号要低一些。S-VHS支持分离的亮度和色度信号输入/输出，取消了亮度和色度的复合-分离过程。

PAL电视制的主要扫描特性是：

(1) 625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40 ms/帧) 

(2) 高宽比(aspect ratio)：4:3

(3) 隔行扫描，2场/帧，312.5行/场

(4) 颜色模型：YUV

一帧图像的总行数为625，分两场扫描。行扫描频率是15 625 Hz，周期为64μs；场扫描频率是50 Hz,周期为20 ms；帧频是25 Hz，是场频的一半，周期为40 ms。在发送电视信号时，每一行中传送图像的时间是52.2μs，其余的11.8μs不传送图像，是行扫描的逆程时间，同时用作行同步及消隐用。每一场的扫描行数为625/2=312.5行，其中25行作场回扫，不传送图像，传送图像的行数每场只有287.5行，因此每帧只有575行有图像显示。图7-02所示表示的是一个行周期的电视信号，彩色电视信号与它相似。

    对彩色电视来说，由于增加了色度信号，使对视频带宽的处理复杂化。可以设想，如果R（红）、G（绿）、B（蓝）三基色中每一种颜色都要占用6MHz，那么还得需要18MHz的频带资源，这显然是不现实的。由于电视工作者的努力，利用视色不敏感性原理、色差原理和频谱间置原理，极为圆满地解决了这个问题。

1.视色不敏感性原理

    这个原理是指，人眼对颜色失真的敏感性远远低于对黑白失真的敏感性，利用这个原理，只用相当窄的视频带宽，就可以传送出人眼基本上看不出颜色失真的图像来。大量的统计试验说明，色度信号仅用1.0MHz～1.5MHz的带宽，就可以使90～95％的人对图像颜色还原的质量感到满意。因此，我国使用的PAL制电视的色度信号选用了1.3MHz的带宽。

2.色差原理

    经过试验研究，发现人眼对红、绿、蓝三种颜色的视见度不同，即对每种颜色的敏感性不同。人眼对黄色和绿色感觉最亮，对红色和蓝色感觉最暗。因此，在合成亮度信号时，就不能将三种颜色按一比一的比例进行混合，而应当按照适合于人眼的视觉特点进行合成。研究说明，近似用0.30的红、0.59的绿和0.11的蓝，就可以合成很自然的黑白图像。即
Y（白）=0.30R＋0.59G＋0.11B………（3）
通过（3）式，可以求出各种颜色与亮度相减之差的关系，此关系就叫“色差”：
红色差:R-Y 绿色差:G-Y 
蓝色差:B-Y
在Y、R-Y、G-Y、B-Y四个量中，只要知道其中的3个，就可以求出第4个，并可以进一步将其分解成Y、R、G、B，用于组成图像的亮度和色彩。因此，电视系统选择了用亮度信号Y、红色差信号R-Y、蓝色差信号B-Y三个参数来记录和传送彩色图像，从而把色度信号从三个减少为两个。这样一来，彩色信号的视频带宽就更好处理了。

3.频谱间置原理

    频谱间置原理也称“频谱交错原理”或“频谱编织原理”，其意思是，亮度信号的频率在整个频带内并不是连续不断的，而是像梳齿一样断断续续的，即亮度信号的能量主要集中在主谱线左右，各主谱线以行频fH为间隔排列着，而且频率越高能量越小，两行主谱线及其邻近谐波构成的能量带之间的空隙越宽大。对于静止图像或移动缓慢的图像，两行主谱线及其邻近谐波之间的空白部分竟然达到90%以上；对于高速运动的图像，其空白部分将小得多。但总体来说，亮度谱线空白间隙可达到46%。人们利用这个亮度信号频率像梳齿一样的空白原理，将1.3MHz的色度信号也作为梳齿状的谱线频率，插入亮度信号的梳齿状空白频带之中，就可以将色度信号和亮度信号一起进行传送（见图2）。如此一来，彩色电视的带宽与黑白电视的带宽大小一样，直接利用原来简单的黑白电视的频道，就可以传送由亮度信号Y、红色差信号R-Y、蓝色差信号B－Y组成的彩色电视，从而节约了频谱资源，有利于在电磁波总频谱上容纳更多的节目频道。

    色度信号频率也叫色副载波频率，简称色副载波。一般将色度信号的中心频率安排在亮度信号频带的靠后一段，即色度信号的中心频率在图像载波频率后面3.85MHz或4.43MHz处。我国PAL-D制的是4.43MHz,日、美、韩、加的NTSC-M制的是3.85MHz。由于色度信号的中心频率位置的不同，就形成了不同制式电视的色彩标准不一样（图3）。不同制式的彩色电视，其主要区别还不在于各自色副载波的中心频率不一样，而是主要区别在于两个色差信号插入亮度信号频率间隔中的方式不同，NTSC制为“正交平衡调幅”制，SECAM制为“顺序-同时”制（又称“对副载波调频”），PAL制为“逐行倒相正交平衡调幅”制。因有关这方面的内容很复杂，在此不多加介绍了。

    在接收机还原图像信号时，用滤波器将色度信号从亮度信号中“过滤”出来，就可以进行下一步的色差处理和还原出R、G、B颜色，经过放大后，显示出可见图像来。