彩色电视NTSC制式模拟电视系统中编码器建模

　　　　　　Jul.

JOURNALOFBEIJINGVOCATIONAL&TECHNICALINSTITUTEOFINDUSTRY

北京工业职业技术学院学报

№.3Vol.5

2006

彩色电视NTSC制式模拟电视系统中编码器建模

申红梅

(北京工业职业技术学院,北京100042)

摘　要:在分析电视系统原理的基础上,根据现有“电视系统”的教学模式,结合MATLAB软件,搭建出编码器模块,为电视系统的计算机仿真与分析奠定了良好的基础。

关键词:编码器;色度信号;色差信号;亮度信号;仿真中图分类号:TN941・1　　　　　　文献标识码:B　　　　　文章编号:1671-6558(2006)03-22-04

CodingDetailedModuleinComputerizedSimulationforNTSCAnalogicalColorTVSystemShenHongmei(BeijingVocational&TechnicalInstituteofIndustry,Beijing100042,China)

Abstract:Onthebasisofanalysingtheprinciplesoftelevisionsystem,accordingtotheteachingwithexistingtelevisionsystem,acodingdetailedmoduleisbuiltwithMATLABsoftwaremodules,whichcanlayagoodfoundationforthecomputersimulationandanalysisoftelevisionsystem.

Keywords:coding;chrominancesubcarrier;colourfield;brightnesssignals;simulation

　　随着通信、电子技术的发展,作为信息终端的电视系统得到了长足的发展。学习并掌握电视的基本原理、结构组成及特点就变得很重要。“电视系统原理”这门课程在教学上需要一种直观性很强的授课方式,特别在现象判断、故障诊断与分析等教学上更是如此。而这些用语言是无法充分表达清楚,对现象分析判断正确与否最终都要依赖于电视屏幕上所显示的图像信息。而将MATLAB及Simulink仿真技术运用到电视系统原理的教学当中,仿真电视系统内部的动态工作流程、各个主要工作点的动态信号、同步关系、输出图像等,可以达到比书面授课或多媒体课件授课更好的教学效果。本文编码器模块

主要依赖于MATLAB中的SIMULINK软件包完成的。1原理分析

彩色电视信号主要由亮度信号和色度信号组成,同时包含有复合同步信号以及复合消隐信号,将这些信号叠加后获得的电视信号称为彩色全电视信号(FBAS)。在我国消隐电平规定为零电平,因此在彩色全电视信号中实际上并没有叠加特定的消隐电平。为了满足与黑白电视的兼容,需要将色度信号的频谱插在亮度信号频谱的中间,使色度信号不占有额外频带。同时为了接收机解调色度信号,在彩色全电视信号中还包含色同步信号。

收稿日期:2006-05-30

作者简介:申红梅(1967-),女,北京工业大学电子与通信工程专业硕士研究生毕业,助理研究员。

第3期　　　　　　　　申红梅:彩色电视NTSC制式模拟电视系统中编码器建模　　　　　　　　　23为了传送彩色图像,在传送亮度信号的同时,还需要传送色度信息。由亮度方程式可知,在Y、R、G、B四个变量中只有三个是的,因此在传送亮度信号的同时只需再传送任意两个基色信号即可。但是问题在于每个基色信号中都含有亮度信息,如果这样传送就会造成亮度参量的重复,使得基色与亮度之间的干扰也很严重。所以通常选择不反映亮度信息的信号来传递色度信息,这就是基色信号与

(G-亮度信号相减所得的三个色差信号(R-Y)、

(B-Y)。通常选取(R-Y)和(B-Y)两个色差Y)、

信号作为传送对象。

若要从彩色全电视信号中获得两个色差信号,先要将色度信号从全电视信号中分离出来,然后通过同步检波解调出色差信号,这一方法也称为同步解调。由同步检波原理,要实现同步解调,关键是要有一个与色差信号调制时的副载波同频同相的恢复副载波。由于色度信号中副载波已被平衡调制器所抑制,所以要设置一个副载波产生电路。为了保证

所产生的副载波与原副载波同频同相,需要在发送彩色全电视信号的同时发送一个能反映副载波频率与相位信息的信号,也就是色同步信号。

本文研究的是标准彩条信号,标准彩条信号是由彩条信号发生器产生的一种测试信号。NTSC制式是在正交平衡调制色差信号之前,将被压缩的色差信号U、V再进行一定的变换,从而产生I、Q信号,而这样做就可以对色差信号的频带进行进一步的压缩。最终将亮度信号Y和色度信号以及同步、消隐等信号混合起来,就得到了NTSC制的彩色全电视信号。2RGB产生电路

行消隐脉冲一行一个,重复周期为63.6us,宽度为11.45us。在这11.45us中,还存在着行同步脉冲和色同步信号。所以,实际上三基色信号每个行周期所占的宽度为52.15us而不是63.6us。因此,需要在三基色信号源处设置触发。其触发电路如图1所示。图1　三基色形成电路

北24　　　　　　　　　　　　3编码器矩阵电路

京工业职业技术学院学报　　　　　　　　　　　　第5卷

　　通过几何关系推得他们之间的关系如下:

Q=Ucos33°+Vsin33°

)+Vcos33°I=U(-sin33°

利用亮度方程和U=0.493(B-Y),V=0.877(R-Y)的关系式,由以上两式求出Q、I与R、G、B的关系,从而写出线形方程组式:

Y0.299　　　0.587　　0.114Q=0.211　-0.523　　0.312I0.596　-0.275-0.322可知如下关系式:

Y=0.30R+0.59G+0.11BQ=0.214R-0.52G+0.31BI=0.60R-0.28G-0.32B

RGB

为了不失真传输,首先应该对两个色差信号进行适当的幅度压缩。之后,将两个色差信号分别对两个正交的副载波进行平衡调幅。压缩后的色差信号分别用U、V表示。但是NTSC制彩色电视信号并不是由U、V信号和亮度信号Y组成的,而是在正交平衡调制前还需要将U、V信号进行一定的变换,生成I、Q信号。

定量来讲,Q、I正交轴与U、V正交轴有33°夹角的关系,如图2所示。

(1)(2)(3)

(2)、(3)三式中,就很容易看出Y、I、Q从(1)、

与R、G、B之间的关系。所以,根据它们之间的关

系,则可以搭建出如图3所示编码矩阵电路。

图2　Q、I轴和U、V轴的关系

图3　编码矩阵电路

　　相应图中的Y、I、Q分别为:

Y=0.30u[1]+0.59u[2]+0.1u[3]Q=0.21u[1]-0.52u[2]+0.3u[3]I=0.60u[1]-0.28u[2]-0.32u[3]4副载波形成电路

(4)(5)(6)

电路,它可以输出任何相位的副载波。选择输出相位分别为33°与123°的两个副载波,平衡调幅信号FU与FV频率相等,且实现了信号频率相差90°。副载波形成电路处分别输出33°与123°的两个副载波以外,还应该输出一个相位为180°的副载波,用于平衡调幅K脉冲,从而产生色同步信号Fb,

对于副载波的产生,选择使用一个副载波形成

第3期　　　　　　　　申红梅:彩色电视NTSC制式模拟电视系统中编码器建模　　　　　　　　　25如图4所示。该电路根据延时的不同输出三个相位分别为33°、123°、180°o的副载波,分别供Q调制

器、I调制器和色同步平衡调制器之用。

图4　副载波形成电路5NTSC编码模块搭建Q信号。由于对Y、I和Q有不同的频率特征要求

根据NTSC编码器结构,利用MATLAB仿真和传输通道,因而还要有不同的时延。Q带宽最窄,工具建立NTSC仿真模型,如图5所示。在编码器中,将三基色信号R、G、B输入至编码矩阵电路,对三基色信号进行线性组合变换为Y、I、

时延最长,故可在Y、I的通道中插入不同的时延的

延迟线,以便在最后合成彩色全电视信号时,三个分量在时间上保持一致,即三者在时间关系上匹配。

图5　编码模块

(下转第34页)

北34　　　　　　　　　　　　京工业职业技术学院学报　　　　　　　　　　　　第5卷

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[3]宋　宇,唐孝炎,张远航等.夏季持续高温天气对北京市

水平上升。2005年7月污染水平最小,但PM2.5/

PM10比值最大,反映夏季污染状况,与市区一致。(3)郊区PM10季节性变化为春季(2006)冬季(2005)>春季(2005)>夏季(2005)>秋季(2005),PM2.5为春季(2006)>冬季(2005)>夏季(2005)>

春季(2005)>秋季(2005)。PM10和PM2.5超标率都很低,反映郊区污染程度比较轻。PM2.5/PM10夏季最高,与市区和西北城区一样。

(4)除PM10在2006年春季西北城区超过市区外,PM10其余季节和所有季节PM2.5都是市区>西北城区>郊区。

参考文献:

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区大气污染的影响[J].内蒙古环境保护,2005,1(17)

(责任编辑:李　宁)

(上接第25页)

　　3.58MHz的副载波形成器分别输出相位为33°、123°和180°的三个副载波,供Q调制器、I调制

Simulink编码器模型,为编码器的仿真与分析奠定

了良好的基础。

参考文献:

[1]裴昌幸,刘乃安,杜武林.电视原理与现代电视系统[M].

器和色同步平衡调制器之用。色同步平衡调制器的

调制信号为K脉冲,K脉冲经平衡调幅后输出色同步信号Fb。I路和Q路平衡调制器输出相加,获得色度信号F。最后将延迟后的亮度信号Y、F、Fb以及复合同步信号S脉冲和复合消隐信号A脉冲相加,组成NTSC彩色全电视信号FBAS。6结论

通过对NTSC制彩色电视信号编码原理的分析,按照编码电路结构成功的构建了编码器各部分的仿真模块,并组成了NTSC制彩色电视信号的

西安:西安电子科技大学出版社,1997

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(责任编辑:刘业辉)