信號(hào)相位誤差決勝色彩品質(zhì)

NTSC(美國(guó)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)制定的彩色電視廣播標(biāo)準(zhǔn))和PAL(逐行倒相制式)是目前兩大主流的視頻制式，本文將介紹在這兩大被廣泛使用的電視系統(tǒng)中色彩信號(hào)經(jīng)過解調(diào)后的誤差特性。色彩是組成圖像的基本要素之一，NTSC和PAL系統(tǒng)定義均以信號(hào)相位(角度)來(lái)代表色彩的種類。這說明色彩信號(hào)解調(diào)完成之后，其相位誤差值將決定影像的色彩品質(zhì)。

由于NTSC和PAL系統(tǒng)均是模擬系統(tǒng)，色彩信號(hào)解調(diào)完成后，其相位誤差并沒有任何的修正機(jī)制。有些廠商會(huì)采用某些數(shù)學(xué)運(yùn)算的模式來(lái)做細(xì)微的調(diào)整，除了硬件和軟件的成本會(huì)提高外，往往會(huì)產(chǎn)生副作用或有使用條件的限制，所以無(wú)法大量應(yīng)用到產(chǎn)品開發(fā)上。因?yàn)镹TSC和PAL系統(tǒng)的定義不同，所以要根據(jù)不同定義的規(guī)范采用不同的調(diào)制角度誤差測(cè)量方法以及測(cè)試信號(hào)。

NTSC系統(tǒng)色彩信號(hào)解調(diào) 角度誤差測(cè)試

測(cè)試目的

測(cè)量解調(diào)R-Y、G-Y和B-Y色差輸出信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)值之間的振幅比和相位偏差

測(cè)試條件

影像測(cè)試信號(hào)(如圖1)：?jiǎn)我簧拾粜盘?hào)或偏移載波色彩棒信號(hào)（二選一）

◆ 信號(hào)輸入：RF和基頻帶

◆ 測(cè)試頻道：典型頻道

測(cè)試程序(方法1，即標(biāo)準(zhǔn)方法)

◆ 將試測(cè)信號(hào)輸入接收器

◆ 色差輸出信號(hào)振幅比

◆ 將示波器連接到顯示裝置的B-Y色差信號(hào)驅(qū)動(dòng)端口或從色彩譯碼器的B-Y輸出。關(guān)閉測(cè)試信號(hào)的色彩信號(hào)并調(diào)整系色信號(hào)(Burst)相位，使所觀察信號(hào)的振幅達(dá)到最大響應(yīng)。測(cè)量輸出信號(hào)的準(zhǔn)位參考輸出信號(hào)的零準(zhǔn)位

◆ 用測(cè)量B-Y色差信號(hào)相同的方法調(diào)整R-Y和G-Y色差輸出信號(hào)的系色信號(hào)相位。然后測(cè)量R-Y和G-Y色差輸出信號(hào)的準(zhǔn)位，分別計(jì)算R-Y和G-Y輸出信號(hào)準(zhǔn)位對(duì)B-Y輸出的信號(hào)準(zhǔn)位，并以百分比的方式表示結(jié)果。

注意事項(xiàng)

◆ 當(dāng)接收器的顯示裝置以主色彩信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，將示波器連接到色彩譯碼器B-Y、R-Y和G-Y輸出或色差信號(hào)，可分別觀察到電路上的適當(dāng)點(diǎn)

◆ 如果只能測(cè)量主色彩信號(hào)，可以用主色彩信號(hào)減去亮度信號(hào)來(lái)計(jì)算色差成分。亮度信號(hào)成分則可由關(guān)閉測(cè)試信號(hào)的彩色副載波信號(hào)來(lái)得到

色差輸出信號(hào)的相位變化

◆ 將示波器連接到顯示裝置的B-Y色差信號(hào)驅(qū)動(dòng)端口或從色彩譯碼器的B-Y輸出。調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的系色信號(hào)相位控制，使所觀察信號(hào)的振幅達(dá)到最大響應(yīng)

◆ 將色彩向量?jī)x連接到測(cè)試信號(hào)發(fā)生器的輸出并測(cè)量色彩系色信號(hào)相位

◆ 將示波器連接到顯示裝置的R-Y和G-Y色差信號(hào)驅(qū)動(dòng)端口，或從色彩譯碼器的R-Y和G-Y輸出，并依次測(cè)量R-Y和G-Y色差輸出信號(hào)的系色信號(hào)相位

◆ 假設(shè)在B-Y色差信號(hào)輸出所得到色彩系色信號(hào)相位是0°，以在B-Y色差信號(hào)輸出得到的色彩系色信號(hào)相位差表示在R-Y和G-Y色差信號(hào)輸出所得到色彩系色信號(hào)相位。如果色差信號(hào)無(wú)法執(zhí)行，可以按下面的步驟進(jìn)行測(cè)量

◆ 先關(guān)閉測(cè)試信號(hào)的亮度信號(hào)或使接收器的這項(xiàng)功能失效，然后把示波器連接到顯示裝置的B、R和G主色信號(hào)驅(qū)動(dòng)端口，并依次測(cè)量B-Y、R-Y和G-Y色差輸出信號(hào)的系色信號(hào)相位，并確認(rèn)測(cè)試信號(hào)色彩條狀的振幅是50%

測(cè)試程序(方法2)

◆ 將偏移載波色彩棒信號(hào)調(diào)制的測(cè)試信號(hào)輸入接收器

◆ 將示波器連接到顯示裝置的B-Y色差或B主色驅(qū)動(dòng)端口，調(diào)整接收器的色彩飽和控制，使第6條狀的高度達(dá)到最高反應(yīng)，并調(diào)整色彩相位控制，使第5條狀的高度與第7條狀相等。輸出信號(hào)的高度可由輸出信號(hào)數(shù)據(jù)包的半振幅準(zhǔn)位來(lái)測(cè)量，如圖2所示；偏移載波色彩棒信號(hào)(Offset-carrier colour bar signal)的色彩向量如圖3所示

◆ 測(cè)量R-Y色差或R主色輸出信號(hào)第3條狀的高度、G-Y色差或G主色輸出信號(hào)第4條狀的高度，然后計(jì)算這些高度對(duì)B-Y色差輸出信號(hào)第6條狀高度的百分比

◆ R-Y色差信號(hào)輸出的相位ψR-Y可由以下方式求得：

測(cè)量R-Y色差或R主色信號(hào)輸出的第2條狀高度AR2及第4條狀高度AR4。通過下面的公式計(jì)算 R-Y色差信號(hào)相位和90°標(biāo)準(zhǔn)相位之間的相位差αR-Y：

αR-Y＝(AR2－AR4)÷AR-Y×180/π(°)

AR-Y是輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)包正弦波高度。

當(dāng)αR-Y很小時(shí)，AR-Y約等于第3條狀的高度。而解調(diào)R-Y色差信號(hào)的相位角ψR-Y則可由以下公式計(jì)算：

ψR-Y＝90°＋αR-Y(°)

◆ G-Y色差信號(hào)輸出的相位ψG-Y可由以下方式求得：

測(cè)量G-Y色差或G主色信號(hào)輸出的第3條狀高度AG3及第5條狀高度AG5。用下面的公式計(jì)算 G-Y色差信號(hào)相位和標(biāo)準(zhǔn)相位240°之間的相位差αG-Y：

αG-Y＝(AG3－AG5)÷AG-Y×180/π(°)

AG-Y是輸出信號(hào)的數(shù)據(jù)包正弦波高度。

當(dāng)αG-Y很小時(shí)，AG-Y約等于第4條狀的高度。而解調(diào)G-Y色差信號(hào)的相位角ψG-Y則可由以下公式計(jì)算：

ψG-Y＝240°＋αG-Y(°)

PAL系統(tǒng)色彩信號(hào)解調(diào)角度的誤差測(cè)試

測(cè)試目的

測(cè)量色彩信號(hào)解調(diào)的三個(gè)方面：

◆ 載波色彩信號(hào)的解調(diào)角度

◆ 載波色彩相位匹配延遲

◆ 延遲和非延遲色彩信號(hào)振幅匹配

其中，載波色彩信號(hào)解調(diào)角度的測(cè)量結(jié)果在接收器的中介頻率或信號(hào)傳播路徑中會(huì)受到不同相位的影響，而且測(cè)量應(yīng)借助RF信號(hào)輸入及影像信號(hào)輸入。

測(cè)試條件

◆ 影像測(cè)試信號(hào)(圖4、5、6)：四線 色彩區(qū)分信號(hào)(Four-line Color Difference Signal)

◆ 信號(hào)輸入：RF和基帶

◆ RF信號(hào)準(zhǔn)位：標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)準(zhǔn)位

◆ 測(cè)試頻道：典型頻道

◆ 輸出信號(hào)：色彩譯碼器輸出

測(cè)試程序

◆ 將X-Y示波器的垂直輸入連接到 R-Y解調(diào)器的輸出或色彩譯碼器的R輸出，并連接X-Y示波器的水平輸入到B-Y解調(diào)器的輸出或色彩譯碼器的B輸出。為了更正確地測(cè)量，建議將示波器輸入耦合設(shè)置為DC耦合

◆ 調(diào)整顯示水平和垂直方向的振幅放大為相等量，示波器顯示如圖7所示。圖中a為無(wú)誤差色彩譯碼器示波圖。每個(gè)示波圖由原點(diǎn)在零點(diǎn)的8個(gè)向量組成，R和R’、r和r’、B和B’、b和b’一致。垂直向量代表R-Y信號(hào)成分，水平向量代表B-Y信號(hào)成分，負(fù)號(hào)表示向量有反方向。R、R’、B和B’是正常PAL線，并由延遲信號(hào)及其方向相加組成。r、r’、b和b’是4條線在每一區(qū)塊的第一及最后一條線，只由其方向和延遲信號(hào)組成，而振幅是正常輸出一半

◆ 作以下評(píng)判：

如果無(wú)誤差，向量對(duì)完全一致，則參照?qǐng)D7a；

設(shè)解調(diào)相位誤差是ε，而只有半振幅向量反方向，每一角度ε如圖7b所示。

設(shè)延遲載波相位匹配誤差為α，所有向量在反方向，每一角度α如圖7c所示。

注：延遲載波相位匹配誤差是指相關(guān)PAL譯碼器已在副載波領(lǐng)域(超音波)玻璃延遲線，而不是解調(diào)后基帶延遲線。

振幅匹配誤差如圖7d，延遲信號(hào)和方向的振幅不匹配可由下式來(lái)計(jì)算：

2×(r—r’)÷(r＋r’)×100%，2×(b—b’)÷(b＋b’)×100%

測(cè)試結(jié)果表示

R-Y和B-Y解調(diào)相位誤差ε以度數(shù)(°)表示。R-Y和B-Y延遲載波相位匹配誤差α也以度數(shù)表示。R-Y和B-Y振幅匹配誤差(r—r’)÷r和(b—b’)÷b，分別以百分比(%)表示。

PAL系統(tǒng)小圖像區(qū)域在收入信號(hào)相位扭曲的效應(yīng)測(cè)試

測(cè)試目的

PAL譯碼器中通常使用不對(duì)稱導(dǎo)通帶來(lái)增加解調(diào)色差信號(hào)帶寬；但由于接收器的色彩信號(hào)旁波帶不對(duì)稱，將造成線與線之間色彩過渡PAL色彩譯碼器的反應(yīng)不同，從而在色彩過渡期間形成條狀波形。

如果平均電路在二連續(xù)線(PAL延遲線電路)有正確延遲振幅(和相位)匹配在整個(gè)色彩頻帶，條狀波形將完全被消除。

這個(gè)測(cè)試是為了在色彩過渡期間測(cè)量二連續(xù)線平均之后條狀波形的量。

測(cè)試條件

◆ 影像測(cè)試信號(hào)(如圖8)：調(diào)制20T脈沖和帶紅紫色的B型色彩棒

◆ 信號(hào)輸入：RF和基帶

◆ 輸入信號(hào)準(zhǔn)位：標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)準(zhǔn)位

◆ 測(cè)試頻道：典型頻道

◆ 輸出信號(hào)：二連續(xù)線平均后藍(lán)色信號(hào)或B-Y信號(hào)

測(cè)試程序

◆ 運(yùn)用測(cè)試信號(hào)輸入接收器，確認(rèn)理論上為飽和穩(wěn)定色彩

◆ 連接示波器到顯示裝置的B-Y輸出或B主色彩輸出。調(diào)整示波器的水平掃描頻率，使調(diào)制20T脈沖可見，并且連續(xù)線一致，盡可能使H/2效應(yīng)(條狀波形)在一波形中可見。注意：調(diào)制20T脈沖準(zhǔn)位如圖9a振幅項(xiàng)，該準(zhǔn)位用作參考

◆ 改變系色相位約90°，使輸出的調(diào)制條狀中間變成無(wú)色狀態(tài)。另外，輸出將取決于不對(duì)稱的角度和條狀波形的量，如圖9b的情況一樣。測(cè)量條狀波形的峰-峰值以Δ表示，計(jì)算Δ比值及參考(振幅)。

測(cè)試結(jié)果表示

以(1/2×Δ÷振幅)×100%表示。