電視信號頻譜特性

電視信號頻譜特性

電視系統(tǒng)是通過行、場掃描來完成圖像的分解與合成的，盡管圖像內(nèi)容是隨機(jī)的，但電視信號仍具有行、場或幀的準(zhǔn)周期特性。通過對靜止圖像電視信號進(jìn)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(cè)。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(xù)的梳狀譜，如圖07-03-3所示。

圖07-03-3 活動圖像電視信號頻譜

對于實(shí)際的電視信號，諧波的次數(shù)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(qū)域遠(yuǎn)大于有能量的區(qū)域。根據(jù)這一性質(zhì)，彩色電視系統(tǒng)利用頻譜交錯原理將亮度信號和色差信號進(jìn)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(tǒng)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(yuǎn)低于對亮度信號的分辨率，因此在彩色電視系統(tǒng)中色度信號的帶寬一般均低于1.3MHz，且調(diào)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?dāng)_。

視頻圖像信號的能量主要分布在行掃描頻率fh及其各次諧波nfh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(guī)律。根據(jù)視頻信號的頻譜特點(diǎn)。若選擇數(shù)值為半行頻奇數(shù)倍的副載頻fsc，即使fsc = ( 2 n + 1 ) fh / 2，用fsc來將兩個色差信號進(jìn)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fsc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fsc的數(shù)值盡量選高,如圖07-03-5所示。因?yàn)閒sc越高，它對Y信號的干擾光點(diǎn)越細(xì)，能見度越低。另外，還要考慮到接收機(jī)中可能出現(xiàn)的副載頻與伴音載頻fs之間的差拍干擾。為此要求fsc與fs之間的差拍頻率（fsc－fs）也等于半行頻的奇數(shù)倍，以降低干擾點(diǎn)的能見度。

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fsc，而作為調(diào)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(jìn)行兩相調(diào)制。在NTSC和PAL制中是將色差信號U和V調(diào)制在載頻fsc的兩個正交相位上，因此叫正交調(diào)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(diào)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(diào)制的方法，將已調(diào)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(diào)幅波可表示為：

在頻率域內(nèi)Y、U、V三個信號是交錯間置的，而在時間域內(nèi)Y、U、V是疊加在一起的，再加上各種復(fù)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。