1.了解NTSC制編、解碼過(guò)程。2.知道NTSC制性能、參數(shù)。一、I、Q色差信號(hào)二、NTSC制編、解碼方框圖

三、NTSC制的主要參數(shù)及特點(diǎn)2.4NTSC制色差信號(hào)及

編碼、解碼過(guò)程本節(jié)要點(diǎn)：內(nèi)容提要：：

NTSC制

NTSC制得名與美國(guó)NationalTelevisionSystemCommittee（國(guó)家電視制式委員會(huì)），它是世界上第一個(gè)用于彩色電視廣播，并在商業(yè)上取得成功的彩色電視制式。

是在正交平衡調(diào)制之前，將被壓縮的色差信號(hào)U、V又進(jìn)行了一定的變換，從而產(chǎn)生了I、Q信號(hào)，這樣做，可對(duì)色差信號(hào)的頻帶進(jìn)行進(jìn)一步的壓縮。一、I、Q色差信號(hào)

對(duì)視覺(jué)特性研究表明，人眼對(duì)紅、黃之間顏色約分辨力最強(qiáng)；而對(duì)藍(lán)、品（紫）之間顏色的分辨力最弱。在色度圖中以I軸表示人眼最為敏感的色軸，而以與之垂直的Q軸表示最不敏感的色軸。這樣，倘若采用坐標(biāo)變換，將U、V信號(hào)變換為Q、I信號(hào)。1、I、Q色差信號(hào)與V、U的關(guān)系

定量地說(shuō)，Q、I正交軸與U、V正交軸有33°夾角的關(guān)系，如圖示；QI33°33°這樣，任一色度信號(hào)，即可由U、V表示，也可由I、Q表示。它們之間有如下關(guān)系：（1）（2）（3）（4）利用亮度方程及U、V與R、G、B的關(guān)系可求出Q、I與三基色的關(guān)系為：利用亮度公式和式可求出Q、I與R、G、B的關(guān)系，由此可寫出線性方程組：這就是NTSC色差信號(hào)的編碼方程。2、I、Q色差信號(hào)圖彩條信號(hào)波形和矢量圖對(duì)I和Q信號(hào)進(jìn)行正交平衡調(diào)制，I所對(duì)應(yīng)的色度信號(hào)采用較寬的帶寬(不對(duì)稱邊帶：fsc-1.5～fsc＋0.5MHz)，而Q信號(hào)對(duì)應(yīng)的色度信號(hào)則只需采用很窄的帶寬（fsc-0.5～fsc＋0.5MHz)來(lái)進(jìn)行傳輸，這就是進(jìn)行這一變換的目的。

I信號(hào)帶寬為：fsc-1.5～fsc＋0.5MHz；

Q信號(hào)帶寬為：fsc-0.5～fsc＋0.5MHz。祥見NTSC制全彩色電視信號(hào)頻譜圖。3、NTSC制全彩色電視信號(hào)頻譜NTSC制全彩色電視信號(hào)頻域圖視頻頻譜NTSC制頻帶分配譜圖-1.250fsc4.5MHz伴音載頻圖像載頻QI射頻頻譜上圖說(shuō)明：

NTSC色度信號(hào)的特點(diǎn)是：I信號(hào)殘留邊帶調(diào)制

BI：fsc－1.5MHz～fsc＋0.5MHzQ信號(hào)雙邊帶調(diào)制

BQ

：fsc－0.5MHz～fsc＋0.5MHz

fsc＝3.57954506MHz在NTSC制中，上述亮度和色度重迭過(guò)寬的矛盾，似乎可采用兩個(gè)不對(duì)稱的u、v色度信號(hào)來(lái)解決。但由于任何不對(duì)稱邊帶的色度信號(hào)在同步解調(diào)時(shí)，會(huì)造成u、v信號(hào)之間的相互干擾，即存在“正交串色”；因此，在NTSC制中，不能采用兩個(gè)不對(duì)稱連帶的u、v色度信號(hào)來(lái)解決亮度與色度信號(hào)重迭過(guò)寬的矛盾，而只能采用Y、I、Q制。4、關(guān)于“正交串色““正交串色”之解釋關(guān)于“正交串色”解釋：設(shè)，在對(duì)稱邊帶情況下，平衡調(diào)幅波的兩個(gè)邊頻分量可用等長(zhǎng)度的、以角速度Ω相對(duì)旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)矢量來(lái)表示，它們?cè)贒U軸上的投影之和等于零，即U信號(hào)的同步檢波器不輸出V信號(hào)。但在不對(duì)稱邊帶情況下，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量的長(zhǎng)度不相等，它們?cè)贒U軸上的投影之和不再等于零，即在U信號(hào)檢波器的輸出中混有V信號(hào)，從而引起“正交串色”。盡管在Y、I、Q制中，I信號(hào)的高頻部分（0.5～1.5MHz）也以單邊帶傳送，使上、下邊帶合成的I信號(hào)在Q軸的投影不為零，這樣I信號(hào)串入Q信號(hào)，也會(huì)引起正交串色。但是，這種串色發(fā)生在I信號(hào)的高頻部分，因此，對(duì)窄頻帶的Q信號(hào)影響不大。

選擇依據(jù)：

(1)、為了減輕副載波對(duì)亮度的干擾，應(yīng)盡量使副載頻選在視頻信號(hào)的高端。副載頻越高，其干擾亮度的光點(diǎn)越細(xì)，愈不易被人眼察覺(jué)；另外，還能使色度和亮度信號(hào)的主要能量分別位于視頻的高、低兩端，從而減輕兩者的相互干擾。

希望fsc頻率要高。

(2)色度信號(hào)頻帶寬度為fSC±1.3MHz（PAL制）或，fSC-1.5MHz~fSC+0.5MHz(NTSC制)它的上邊帶不應(yīng)超過(guò)視頻信號(hào)6MHz（PAL制）或4.5MHz（NTSC制）MHz的帶寬范圍。

fsc頻率不能太高5、彩色付載頻選擇(3).為使亮度和色度信號(hào)的頻譜間距最大，有利于頻譜交錯(cuò)，副載頻采用半行頻偏置，即：

fsc＝（n－1/2）fH式中n為整數(shù)，在這些頻率點(diǎn)上亮度信號(hào)的能量趨近于零。亮度與色度頻譜半行頻交錯(cuò)

UVfHfSCYYYYYUVUVUVf285fH2fHYY284fH283fH282fHUVfHfSCYYYYYUVUVUVf229fH2fHYY228fH227fH226fH圖NTSC制的半行頻間置（4）、考慮到可能出現(xiàn)伴音載波和副載波的差拍干擾，所以還要求伴音載波和副載波的差頻也等于半行頻的奇數(shù)倍；另外，副載波應(yīng)和行頻保持最簡(jiǎn)單的分頻關(guān)系，從而有利于同步機(jī)電路的實(shí)現(xiàn)。通常要求（2n－1）是若干較小質(zhì)數(shù)之乘積。例如通常取n=228，284等。（2n－1）＝455＝5×7×13伴音載波和副載波的差頻也等于半行頻的奇數(shù)倍對(duì)于525行、60場(chǎng)／s的NTSC制,fH=15734.264Hz選n=228計(jì)算，副載波頻率選擇為：

NTSC制采用半行頻間置，色度信號(hào)的頻譜正好插在亮度信號(hào)頻譜的中間，如圖3-7所示，這樣可將色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾降到最小。

對(duì)于625行、50場(chǎng)／s的NTSC制,fH=15625Hz,選n=284計(jì)算，副載波頻率選擇為：由于采用半行頻間置，副載波的亮、暗光點(diǎn)干擾可以利用人眼的視覺(jué)暫留特性相互抵消。由于

fSC=283.5fHTH=283.5TSC

或fsc＝227.5fH

TH=227.5TSC6.Y、I、Q制中的色度信號(hào)表達(dá)式在Y、I、Q制中，色同步信號(hào)和色度信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍與Y、U、V制相同。二、NTSC制編、解碼方框圖1、NTSC編碼器

NTSC制的任務(wù)是將攝象管輸出的三基色信號(hào)R、G、B編成一個(gè)帶寬和幅度與黑白電視信號(hào)相同的彩色全電視信號(hào)。它主要由矩陣電路、亮度通道、色度通道，副載波形成電路和混合放大器組成。編碼器方框圖如下頁(yè)圖所示.NTSC制編碼方框圖矩陣電路低通延遲線平衡調(diào)制器平衡調(diào)制器+副載波形成電路+延遲線平衡調(diào)制器低通RGBYIQ12333180S脈沖K脈沖A脈沖YFBASFb矩陣電路解碼矩陣編碼矩陣在編碼器中，矩陣電路按亮度方程和式和Q、I對(duì)R、G、B進(jìn)行線形組合產(chǎn)生I、Q和Y信號(hào)。由于Y、I、Q三個(gè)通道的頻率特性不同，因而在Y和I通道中分別加入不同時(shí)延的延遲線，以便在最后合成彩色全電視信號(hào)時(shí)，三者在時(shí)間關(guān)系上匹配。

副載波形成電路分別輸出相位為33°、128°、180°的三個(gè)副載波供Q調(diào)制器、I調(diào)制器和色同步平衡調(diào)制器之用。色同步平衡調(diào)制器的調(diào)制信號(hào)為K脈沖，已調(diào)波為色同步信號(hào)Fb。I路和Q路平衡調(diào)制器輸出相加得色度信號(hào)F。最后將Y、F、Fb及復(fù)合同步信號(hào)S脈沖和復(fù)合消隱信號(hào)A脈沖相加，組成彩色全電視信號(hào)輸出。

在NTSC制彩色電視接收機(jī)中，經(jīng)圖像檢波恢復(fù)全電視信號(hào)，然后送解碼器中解調(diào)得R、G、B三基色信號(hào)。

QIFb色同步信號(hào)Fb與Q、I信號(hào)之間的香味關(guān)系UV33°33°圖NTSC制色同步信號(hào)及其矢量

(a)色同步信號(hào)；(b)矢量2、解碼器

NTSC制的解碼器如下頁(yè)圖所示。其任務(wù)是從彩色全電視信號(hào)中分離出三基色信號(hào)R、G、B供彩色顯象管使用。解碼是編碼的逆過(guò)程。相對(duì)應(yīng)地解碼器也主要由亮度通道、色度通道、副載波恢復(fù)電路和矩陣電路所組成。NTSC制解碼方框圖延遲線帶通門電路陷波器同步檢波器同步檢波器副載波恢復(fù)延遲線矩陣電路FBASFbF12333YIQRGB副載波形成電路分別送出33°、123°和180°相位的三個(gè)副載波，供Q平衡調(diào)幅、I平衡調(diào)幅和色同步平衡調(diào)幅使用。前兩個(gè)平衡調(diào)幅器的輸出相加得到色度信號(hào)F，第三個(gè)平衡調(diào)幅器得到色同步信號(hào)Fb。

最后，再將Y、F、Fb以及復(fù)合同步信號(hào)S脈沖混合，組成彩色全電視信號(hào)。亮度通道的作用主要是對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行延遲和陷波，延遲的目的是使Y、I、Q在達(dá)到的時(shí)間上保持一致；正因?yàn)槿绱耍贗通道中還接有與Y通道中不同延時(shí)的延時(shí)線。副載波陷波器的作用是為了抑制色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾。通過(guò)門電路從全電視信號(hào)選出色同步信號(hào)，用來(lái)恢復(fù)確定副載波相位，經(jīng)過(guò)鎖相副載波恢復(fù)電路可輸出相位為33°和123°的副載波，供Q、I同步檢波器使用。色度信號(hào)由帶通濾波器從全電視信號(hào)中選出，同時(shí)進(jìn)入I、Q兩個(gè)同步檢波器。由于它們解調(diào)的副載波相位不同，分別為33°和123°，故兩個(gè)檢波器能分別輸出色差信號(hào)Q和I。最后由矩陣電路將Y、I、Q線性變換成R、G、B信號(hào)供顯象管使用。三、

NTSC制主要參數(shù)及特點(diǎn)

1．主要參數(shù)NTSC-M(美國(guó)制式)

場(chǎng)頻fV＝59.94Hz(60Hz)；

行頻fH＝525×fV/2＝15.734kHz；

每幀525行；

圖像信號(hào)標(biāo)稱帶寬為4.2MHz；

伴音與圖像載頻之差為4.5MHz；

彩色副載波頻率fSC=3.57954506MHz。

fsc=3.579MHz。

I信號(hào)帶寬為：fsc-1.5～fsc+0.5MHz；

Q信號(hào)帶寬為：fsc-0.5～fsc+0.5MHz。

2、NTSC制全彩色電視信號(hào)頻譜3、NTSC制的主要優(yōu)點(diǎn)NTSC制根據(jù)人眼的視覺(jué)特性，應(yīng)用色度學(xué)原理和電子電路技術(shù)第一個(gè)成功地實(shí)現(xiàn)了兼容性彩色電視廣播。從此，人類進(jìn)入了彩色電視廣播的新時(shí)代。它與PAL制、SECAM制相比較，其主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）.NTSC制的色度信號(hào)組成方式最簡(jiǎn)單，最易于進(jìn)行信號(hào)處理，比如數(shù)碼化，亮度與色度分離等。同時(shí)，NTSC制的接收機(jī)、電視中心設(shè)備和錄象設(shè)備最簡(jiǎn)單，成本最低。色度信號(hào)編、解碼方式最簡(jiǎn)單。（2）.亮度信號(hào)和色度信號(hào)的頻譜間距最大，兼容性好，亮度串色和色副載波干擾光點(diǎn)最小。（3）.無(wú)行順序效應(yīng)（即爬行現(xiàn)象）和亮度閃爍現(xiàn)象。這是因?yàn)镹TSC制每一行對(duì)亮度信號(hào)和色度信號(hào)的處理和傳送方式相同，而PAL制和SECAM是逐行變化的，故引起行順序效應(yīng)。無(wú)影響圖像質(zhì)量的行順序效應(yīng)。（4）.演播室進(jìn)行圖象慢轉(zhuǎn)換（淡出一淡入）、切換、混合等特技操作比較方便。特技操作比較方便。（5）.在沒(méi)有信號(hào)失真的情況下，它有較高的圖象質(zhì)量，如具有較高的彩色水平和垂直清晰度。4、NTSC制的主要缺點(diǎn)（一）最主要的缺點(diǎn)是色調(diào)的相位敏感性嚴(yán)重。

失真的原因:在彩色電視信號(hào)傳輸出過(guò)程中，亮度信號(hào)、色度信號(hào)的相位和幅度不可避免地會(huì)產(chǎn)生傳輸誤差，從而導(dǎo)致彩色在亮度、色調(diào)和飽和度三方面的失真。失真的結(jié)果:其中人眼對(duì)色調(diào)失真最為敏感，特別是人們經(jīng)常遇到的一些顏色，如人的皮膚色、藍(lán)天等。例如，當(dāng)屏幕上演員的臉部由正常膚色變成綠色或紅色，看起來(lái)特別刺眼。亮度失真主要影響圖象的灰度層次。飽和度失真主要影響顏色的深淺。相對(duì)于色調(diào)失真而言，人眼對(duì)亮度失真、飽和度失真是不敏感的，因此在彩色電視傳送過(guò)程中要盡量減少色調(diào)失真。前面曾經(jīng)提到人眼對(duì)亮度細(xì)節(jié)的分辨力高于對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力，所以當(dāng)觀察亮度雜波時(shí)，比觀察彩色雜波敏感。這是人眼對(duì)高頻彩色圖象信號(hào)存在的視覺(jué)特性。這里提到的人眼對(duì)色調(diào)失真比對(duì)亮度失真敏感，是指人眼對(duì)視頻低端（小于1.3MHz）彩色圖象信號(hào)存在的視覺(jué)特性，兩者不可混淆，不是同一碼事，不存在什么矛盾。正是因?yàn)槿绱耍藗儾盘岢龈哳l混合原理，彩色的低頻部分必須由三基色組成，而彩色的高頻部分采用同一亮度信號(hào)來(lái)代替。色度信號(hào)的相位失真將導(dǎo)致色調(diào)失真，而產(chǎn)生相位失真的主要原因有三方面：（1）.微分相位的影響

NTSC制的色度信號(hào)是迭加在亮度信號(hào)上一起傳送的，色度信號(hào)相對(duì)于亮度信號(hào)的幅度，確定了被傳送色的飽和度。

色度信號(hào)相對(duì)于色同步信號(hào)的相位，確定了被傳送色的色調(diào)。

當(dāng)亮度信號(hào)電平發(fā)生變化，會(huì)使色度信號(hào)在晶體管或電子管特性曲線上來(lái)回移動(dòng)，隨著亮度電平的高低變化，色度信號(hào)的相位和幅度將會(huì)產(chǎn)生失真，它們分別稱為微分相位失真和微分增益失真。產(chǎn)生微分增益失真的原因：因?yàn)殡娨曄到y(tǒng)為一非線性系統(tǒng)，隨著亮度電平的高低變化，色度信號(hào)幅度的放大倍數(shù)不能保持恒定，而產(chǎn)生增益失真。產(chǎn)生微分相位失真的原因：接收機(jī)的解調(diào)副載波都是以色同步信號(hào)的相位作為基準(zhǔn)的，因此色度信號(hào)與色同步信號(hào)相位差決定了被傳送色的色調(diào)。例如：設(shè)被傳送色是紅色，其相角為103°，為了使其色調(diào)不失真，則色度信號(hào)和色同步信號(hào)的相位（180°

）差φ應(yīng)保持恒定，即φ＝77°，如圖所示。由于色同步信號(hào)總是于消隱電平上，而色度信號(hào)位于不同的亮度電平上，故兩者通過(guò)非線性系統(tǒng)后，產(chǎn)生了不同的相位移，使兩者的相位差發(fā)生變化，等于φ＋Δφ。例如，對(duì)被傳送的紅色，其色調(diào)就可能變成紅色偏紫或紅色偏黃，使色調(diào)出現(xiàn)失真。

微分相位失真不能用簡(jiǎn)單辦法進(jìn)行補(bǔ)償。因?yàn)椋请S亮度電平的不同而變化的，實(shí)驗(yàn)表明要使人眼覺(jué)察不出色調(diào)失真，必須使相位失真不超過(guò)±5°，而當(dāng)相位失真超過(guò)±12°。人眼察覺(jué)飽和度失真不如色調(diào)失真那樣敏感。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)色度信號(hào)幅度變化達(dá)±15％時(shí)，可察覺(jué)出飽和度失真，當(dāng)其幅度變化超過(guò)30％時(shí)，人眼對(duì)飽和度的失真將不能允許，因此，NTSC制規(guī)定微分增益容限為±30％。相位失真超過(guò)±12°（2）、不對(duì)稱邊帶的影響傳輸出系統(tǒng)頻率特性不良，會(huì)使對(duì)稱邊帶的色度信號(hào)變成不對(duì)稱邊帶的信號(hào)，色度信號(hào)一旦出現(xiàn)不對(duì)稱邊帶，就會(huì)產(chǎn)生“正交串色”，使色度信號(hào)產(chǎn)生相位失真。（3）.多徑接收的影響由于高層建筑和地形的影響，電視機(jī)接收到的電波，既有直射波，也有經(jīng)過(guò)一次或者多次反射的反射波。反射波的存在會(huì)使傳輸出通道的頻率特性發(fā)生變化，從而導(dǎo)致色度信號(hào)的相位和幅度的失真。總之，色度信號(hào)的相位失真是不可避免的，前面已經(jīng)指出，微分相位的容限為±12°，從電視臺(tái)的中心編碼器直到電視機(jī)的解碼器，要求達(dá)到這樣的指標(biāo)是很困難的，NTSC制的主要缺點(diǎn)就在于此。（二）、色度信號(hào)對(duì)亮度的干擾色度信號(hào)是以平衡調(diào)幅波的形式迭加在亮度信號(hào)上傳送的。色度副載波的起伏變化使正常亮度發(fā)生相應(yīng)的變化，對(duì)應(yīng)副載波的正、負(fù)峰點(diǎn)，屏幕上將出現(xiàn)亮暗相同的干擾光點(diǎn)。下面討論干擾光點(diǎn)的圖樣。為了簡(jiǎn)單起見，假定平衡調(diào)幅波是一頻率等于副載頻的正弦波。由于副載波的作用，會(huì)使光柵一行的亮度從一端到另一端按正弦規(guī)律起伏變化，如圖所示。黑白光點(diǎn)看作是正弦波的正、負(fù)峰值所產(chǎn)生，根據(jù)副載頻與行頻的關(guān)系，畫出相繼各行上的光點(diǎn)相對(duì)位置，就可確定干擾光點(diǎn)組成的圖樣。一個(gè)行周期中有283.5個(gè)副載波周期。

副載波產(chǎn)生的亮暗光點(diǎn)解釋如下：副載波的正半周在屏幕上顯示較亮的光點(diǎn)，副載波的負(fù)半周則顯示較暗的光點(diǎn)。在行掃描過(guò)程中，亮點(diǎn)與暗點(diǎn)交替出現(xiàn),如圖所示，第1行開始的一個(gè)點(diǎn)是亮點(diǎn)，最后一個(gè)點(diǎn)也是亮點(diǎn)，第2行開始的一個(gè)點(diǎn)是暗點(diǎn)，最后一個(gè)點(diǎn)也是暗點(diǎn)；奇數(shù)行開始的一個(gè)點(diǎn)是亮點(diǎn)，最后一個(gè)點(diǎn)也是亮點(diǎn)，偶數(shù)行開始的一個(gè)點(diǎn)是暗點(diǎn)，最后一個(gè)點(diǎn)也是暗點(diǎn)。第二場(chǎng)中的第一個(gè)整行是314行，是偶數(shù)行，其光點(diǎn)與第1行的光點(diǎn)亮暗情況相反，而與第2行的光點(diǎn)亮暗情況相同。同理，第315行的光點(diǎn)亮暗與第3行相同，而與第2行相反。經(jīng)過(guò)一幀之后，第二幀的第1行(相當(dāng)于626行)開始的副載波相位與第一幀第1行相位也是相反的，見下頁(yè)圖

(b),所以第一幀亮點(diǎn)的地方，第二幀就變成了暗點(diǎn)。結(jié)果，相鄰兩幀的亮暗光點(diǎn)由于人眼的視覺(jué)平均而相互抵消了。