§3.3 NTSC制

NTSC制是1953年美國(guó)研制成功的一種兼容性彩色電視制式，NTSC是National Television System Committee（國(guó)家電視制式委員會(huì)）的縮寫詞。該制式對(duì)色差信號(hào)采用了正交平衡調(diào)幅技術(shù)，因此又稱為正交平衡調(diào)幅制。

3.3.1 正交平衡調(diào)幅與同步檢波

3.2.1節(jié)已經(jīng)指出，為了實(shí)現(xiàn)兼容，必須將兩個(gè)色差信號(hào)調(diào)制在精確選定的副載頻上，使色度信號(hào)和亮度信號(hào)實(shí)現(xiàn)頻譜交錯(cuò)。現(xiàn)在來(lái)研究?jī)蓚€(gè)色差信號(hào)的調(diào)制方式。為了兼容，這種調(diào)制方式必須滿足：色度已調(diào)波對(duì)亮度信號(hào)在干擾最??；已調(diào)波中無(wú)用信號(hào)成分少、有用成分多，因此彩色信雜比高；兩個(gè)色差信號(hào)互不干擾，在接收機(jī)中容易分開(kāi)。為此，必須選用正交平衡調(diào)幅調(diào)制方式。

一、平衡調(diào)幅

平衡調(diào)幅就是抑制載波的調(diào)幅，簡(jiǎn)稱抑載調(diào)幅。普通調(diào)幅的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

載波 上邊帶 下邊帶

抑載調(diào)幅為：

可見(jiàn)平衡調(diào)幅信號(hào)正好是調(diào)制信號(hào)

和被調(diào)制信號(hào)

的乘積。它與普通調(diào)幅的區(qū)別在于沒(méi)有載頻分量。如果兩個(gè)色差信號(hào)采用平衡調(diào)幅，則色度信號(hào)的表達(dá)式為

和

其優(yōu)點(diǎn)在于：（1）傳送黑白圖象時(shí)，由于

則色度信號(hào)為零，顯然對(duì)亮度信號(hào)無(wú)干擾。（2）傳送彩色圖象時(shí)，因?yàn)闆](méi)有載頻分量，從而減少了色度信號(hào)的能量和減輕了色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾。

二、正交調(diào)幅

如果將兩個(gè)1.3MHz的色差信號(hào)R－Y和B－Y，分別調(diào)制在兩個(gè)載頻上，其色度信號(hào)帶寬為2.6×2＝5.2MHz，它與亮度信號(hào)重迭過(guò)寬，亮度與色度信號(hào)間的干擾將相當(dāng)嚴(yán)重。如果采用正交調(diào)幅就可以克服這一缺點(diǎn)。

正交調(diào)幅是將兩個(gè)色差信號(hào)R－Y和B－Y分別調(diào)制在頻率相同、相位差90°的兩個(gè)副載波上，再將兩個(gè)輸出加在一起。在接收機(jī)中，則根據(jù)相位的不同，從合成的副載波已調(diào)信號(hào)中可分別取出兩個(gè)色差信號(hào)。

色差信號(hào)正交平衡調(diào)幅的方框圖如圖3.3-1所示。其中，共有兩個(gè)平衡調(diào)幅器，一個(gè)是R－Y調(diào)制器，副載波為cosωt；另一個(gè)是B－Y調(diào)制器，副載波為sinωt。若將兩者的輸出線性相加，則得到色度信號(hào)

圖3.3-1（b）示出合成信號(hào)與兩個(gè)平衡調(diào)幅輸出之間的矢量關(guān)系。圖中對(duì)角線的長(zhǎng)度C代表色度信號(hào)的振幅，θ是的相角，其中

式（3.3-1）可改寫成

上式說(shuō)明，色度信號(hào)是一個(gè)調(diào)幅調(diào)相波，其振幅變化反映了色飽和度的變化，而相角θ與兩個(gè)色差信號(hào)的比值有關(guān)，對(duì)不同的色調(diào)來(lái)說(shuō)這個(gè)比值是不同的，故θ反映了色調(diào)的變化。

三、同步檢波

在接收端欲從式（3.3-1）所示色度信號(hào)中分離出兩個(gè)色差信號(hào)，不能采用普通檢波，而應(yīng)采用同步檢波技術(shù)，其方法是將色度信號(hào)與和副載波同頻同相的本振載波信號(hào)相乘。例如，分別用和去乘，經(jīng)低通后，則分別可得到R－Y和B－Y。同步檢波電路和平衡調(diào)制電路相類似。現(xiàn)用數(shù)學(xué)方法證明上述解調(diào)過(guò)程，例如用去乘時(shí)，有

經(jīng)低通濾波器濾去二倍頻載波信號(hào)，可得到R－Y信號(hào)。同理，用去乘經(jīng)低通濾波后，可得到（B－Y）信號(hào)。

為了加深對(duì)平衡調(diào)幅和同步檢波的理解，圖3.3－2畫出了單一頻率信號(hào)和色差信號(hào)的平衡調(diào)幅波形，由圖可見(jiàn)：（1）平衡調(diào)幅波不含載波分量。（2）其極性由調(diào)制信號(hào)和載波共同決定，如果兩者之一反相，平衡調(diào)幅波的極性則相反。（3）調(diào)制信號(hào)為零，則平衡調(diào)幅波為零。就是說(shuō)，當(dāng)色差信號(hào)為零或很小時(shí)，就沒(méi)有或只有很小的色度信號(hào)加到亮度信號(hào)上，這對(duì)兼容是很有利的。（4）平衡調(diào)幅的包絡(luò)不再是原來(lái)的調(diào)制信號(hào)，因此不能用普通檢波檢出原調(diào)制信號(hào)。（5）只有在原載波的正峰點(diǎn)對(duì)平衡調(diào)幅波取樣，才能得到原來(lái)的調(diào)制信號(hào)。同步檢波正是在副載波正峰點(diǎn)時(shí)刻對(duì)平衡調(diào)幅波進(jìn)行取樣。

四、色同步信號(hào)

同步檢波的關(guān)鍵在于在接收端產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)端副載波同頻同相的本地副載波。為此，發(fā)端必須發(fā)送一個(gè)色同步信號(hào)，以便用它去鎖定接收機(jī)的本地副載，使其與發(fā)端副載波同頻同相。

色同步信號(hào)是一串頻率等于副載頻的高頻振蕩，它只有8～10個(gè)周期，放置在行消隱的后肩上，在均衡脈沖和場(chǎng)同步期間不發(fā)色同步信號(hào)，其波形如圖

[Page]3.3-3所示。它們的頻率和相位均保持恒定，NTSC制的色同步相位ψ＝180°，其表達(dá)式為：

為什么要把色同步的初始相位選在180°？當(dāng)接收機(jī)中的行消隱脈沖的幅度不夠

時(shí)，色同步信號(hào)將在屏幕的左端產(chǎn)生明顯的垂直干擾。理論分析和初中表明：當(dāng)ψ＝180°時(shí)，干擾幅度最小，且干擾顏色為不太明顯的綠色（見(jiàn)參考文獻(xiàn)3，P.286.）。

3.3.2 色度信號(hào)幅度的壓縮

一、色度信號(hào)壓縮的原因

將色度信號(hào)、色同步信號(hào)、亮度信號(hào)Y、復(fù)合同步S和復(fù)合消隱信號(hào)BL相混合就得到彩色全電視信號(hào)為：

其中，

稱為彩色圖象信號(hào)?，F(xiàn)以100－0－100－0彩條為例，計(jì)算出各種彩條信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍（Y±C），如表3－7所示。

表3－7 100－0－100－0已調(diào)彩條信號(hào)的范圍

色 別	Y	R－Y	B－Y	C	Y+C	Y－C
白 黃 青 綠 品 紅 藍(lán) 黑	1 0.89 0.70 0.59 0.41 0.30 0.11 0	0 -0.11 -0.7 -0.59 0.59 0.70 -0.11 0	0 -0.89 -0.3 -0.59 0.59 0.30 0.89 0	0 0.9 0.76 0.83 0.83 0.76 0.90 0	1 1.79 1.46 1.42 1.24 1.06 1.01 0	1 -0.01 -0.06 -0.24 -0.42 -0.46 -0.79 0

根據(jù)表3－7畫出彩條全電視信號(hào)，如圖3.3－4所示。從圖中可以看出，黃條和青條信號(hào)已分別超過(guò)白色電平的79％和46％，而藍(lán)條和紅條信號(hào)也分別比黑電平低79％和46％。換言之，彩條視頻信號(hào)中會(huì)出現(xiàn)“比白還白”和“比黑還黑”的電平。可見(jiàn)，彩條信號(hào)的峰峰值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)黑白電視信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)；如果用這種信號(hào)去對(duì)圖象載波調(diào)幅，在負(fù)極性調(diào)制中“比白還白”的電平就要引起嚴(yán)重的過(guò)調(diào)制現(xiàn)象，從而引起彩色畸變和伴音中斷?！氨群谶€黑”的電平可能產(chǎn)生限幅，從而引起圖象亮度失真；另外，“比黑還黑”的電平還要破壞接收機(jī)的同步。因此，必須對(duì)這種彩條視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮。如果同時(shí)對(duì)亮度信號(hào)和色度信號(hào)進(jìn)行壓縮，雖然保證了彩色信號(hào)的不失真?zhèn)魉?，但亮度信?hào)的幅度也變小，造成兼容黑白圖象變壞，發(fā)射機(jī)也沒(méi)有充分利用。因此，通常保持亮度信號(hào)幅度不變，只對(duì)色度信號(hào)進(jìn)行壓縮。

二、色度信號(hào)壓縮的要求

如果對(duì)色度信號(hào)壓縮過(guò)多，將會(huì)過(guò)多地降低彩色信雜比，它的抗干擾能力變差。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)彩條信號(hào)的最大和最小電平不超過(guò)白色和黑色的±33％時(shí)，才是比較合適的。因?yàn)?，在一般的彩色?jié)目中，具有高亮度高飽和度的彩色出現(xiàn)的時(shí)間很少，（比如為1％）。因此，在100％到133％的白電平區(qū)間內(nèi)，對(duì)發(fā)射機(jī)過(guò)調(diào)制并不嚴(yán)重；少量到達(dá)0％至－33％范圍的電平，雖已落入同步電平范圍內(nèi)，但對(duì)接收機(jī)的正常工作未發(fā)現(xiàn)有什么大影響，因?yàn)楝F(xiàn)代接收機(jī)均采用鎖相式的行同步電路。

在發(fā)送端對(duì)色度信號(hào)幅度進(jìn)行壓縮，在接收端對(duì)色度信號(hào)幅度壓縮的倍數(shù)再設(shè)法補(bǔ)回來(lái)，就可恢復(fù)Y、B－Y和R－Y正確比例關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了彩色的無(wú)失真?zhèn)魉汀?/P>

三、壓縮系數(shù)的計(jì)算

令壓縮后色差信號(hào)為、，根據(jù)彩***信號(hào)的最大和最小電平不超過(guò)133％和－33％的條件，可選擇彩條中不為互補(bǔ)色的兩條（例如黃、青或紅、藍(lán)等），按上述條件建立兩聯(lián)立方程。若為互補(bǔ)色，則兩方程不是相互獨(dú)立的。若取黃、青條計(jì)算，則有以下聯(lián)立方程：

黃

將表3－7中所列有關(guān)數(shù)據(jù)代入上列方程得：

k1=0.439 ，k2=0.877

所以

壓縮后的色度信號(hào)為：

3.3.3 波形圖與矢量圖

根據(jù)式（3.3-6）至式（3.3-9），計(jì)算出100－0－100－0彩條信號(hào)經(jīng)壓縮后的色差信號(hào)、色度信號(hào)和復(fù)合信號(hào)的有關(guān)數(shù)據(jù)，如表3－8所示。由此畫出色度信號(hào)兩分量、色度信號(hào)和彩色全電視信號(hào)波形圖，如圖3.3-5所示。根據(jù)各彩條信號(hào)的C和θ值作出彩條矢量圖，如圖3.3-6所示。

表3－8 100－0－100－0彩條信號(hào)

經(jīng)的色差信號(hào)、色度信號(hào)和復(fù)合信號(hào)數(shù)據(jù)

色 別
白 黃 青 綠 品紅 紅 藍(lán) 黑	1 0.89 0.7 0.59 0.41 0.30 0.11 0	0 -0.438 +0.148 -0.29 +0.29 -0.148 +0.438 0	0 +0.096 -0.614 -0.157 +0.157 +0.614 -0.096 0	0 0.447 0.635 0.593 0.593 0.635 0.447 0	無(wú) 167.1· 283.4· 240.8· 60.8· 103.5· 347.4· 無(wú)

[Page]

對(duì)于100-0-75-0彩條，表3-8各信號(hào)的幅度除白條外均乘以0.75，而色度信號(hào)的相角θ數(shù)值則不變。此時(shí),彩色全電視信號(hào)黃/青條的最大值將為1.33×0.75＝1，即與白條為同一電平。

從彩條矢量圖可以看出NTSC制的色度信號(hào)具有下列重要性質(zhì)：

（1）不同的色調(diào)具有不同的相角，不同的飽和度具有不同的幅度。一般可以認(rèn)為色調(diào)主要由色度信號(hào)的相角來(lái)體現(xiàn)，而飽和度主要由色度信號(hào)的幅度來(lái)體現(xiàn)。

（2）基色矢量和補(bǔ)色矢量的相角互補(bǔ)。例如紅色矢量的相角為103°，而青色矢量的相角為283°等。

（3）白色和各種灰色的色度信號(hào)等于零，它們可以認(rèn)為是飽和度等于零的色。

另外，B－Y或U稱為藍(lán)色差信號(hào)，R－Y或V稱為紅色差信號(hào)。圖3.306中的橫軸和縱軸分別稱為藍(lán)色差軸和紅色差軸，一切彩色矢量的相角都是以橫軸（U）軸為基準(zhǔn)來(lái)衡量的，紅色矢量和藍(lán)色矢量并不分別與紅色差矢量和藍(lán)色差矢量相重合，它們分別代表四種不同的色調(diào)。

3.3.4 Y、I、Q制

采用I、Q制是希望進(jìn)一步壓縮色度信號(hào)的頻帶。因?yàn)樯钚盘?hào)（B－Y）和（R－Y）的理論頻帶為1.5MHz，故用雙連帶傳送色度信號(hào)則占3MHz的頻帶寬度。對(duì)于每幀掃描525行、視頻帶寬為4.2MHz的制式來(lái)說(shuō)，亮度和色度信號(hào)的頻帶重迭過(guò)寬，相互干擾嚴(yán)重。因此，有必要進(jìn)一步壓縮色度信號(hào)的帶寬。

所謂I、Q制就是用色差信號(hào)I、Q分別代替色差信號(hào)V和U，并且色差信號(hào)I分量用上邊帶0.5MHz、下邊帶1.5MHz的殘留邊帶方式傳送，Q分量用雙邊帶（±0.5MHz）傳送，它們僅與亮度信號(hào)重迭2MHz，如圖3.3-7所示。從而減輕了亮、色之間的干擾。同時(shí)也減輕了色度信號(hào)I和Q之間的干擾。

在矢量圖上，I、Q信號(hào)分別由V、U信號(hào)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)33°而得到，如圖3.3-8所示。它們之間的關(guān)系是：

根據(jù)亮度方程以及U、V與R、G、B之間的關(guān)系，不難求出Y、I、Q與R、G、B之間的關(guān)系式：

根據(jù)式（3.3-10）可計(jì)算并畫出100－0－100－0彩條信號(hào)所形成的Q和I信號(hào)的數(shù)據(jù)與波形圖，如圖3.3-9所示。

Y、I、Q制的產(chǎn)生是基于人眼的視覺(jué)特性。因?yàn)槿搜蹖?duì)I軸附近紅、黃之間的顏色比較敏感，故I信號(hào)用寬頻帶1.5MHz傳送；而對(duì)于Q軸附近的藍(lán)、品之間的顏色分辨力較弱，故用窄帶0.5Mhz傳送。

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。

關(guān)于“正交串色”可用圖3.3－10來(lái)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)?I>DU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)?I>DU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。

Y、I、Q制中的色度信號(hào)表達(dá)式為：

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。

　

3.3.5 NTSC制的編碼器和***

一、編碼器

NTSC制的編碼器如圖3.3-11所示，其任務(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。

矩陣電路的作用是將信號(hào)R、G、B線性組合成Y、I、Q信號(hào)。在亮度通道中，矩陣電路輸出的Y信號(hào)，先送到消隱器混合器與同步機(jī)送來(lái)的消隱脈沖（BL）混合，再送到延時(shí)均衡電路，這是因?yàn)楫?dāng)色差信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器會(huì)產(chǎn)生延遲，導(dǎo)致屏幕上的黑白圖象和彩色圖象不重合產(chǎn)生顏色涂偏的現(xiàn)象。因此必須將[Page]Y信號(hào)加以延遲使其和色差信號(hào)在時(shí)間上完全一致，然后再送入視頻混合放大器。

由于I、Q信號(hào)分別經(jīng)過(guò)1.5MHz和0.5MHz的低通濾波器，所以I信號(hào)也要加以延時(shí)，使其與Y、Q在時(shí)間上保持一致。然后I、Q信號(hào)分別進(jìn)入各自的平衡調(diào)幅器，產(chǎn)生已調(diào)色度信號(hào)I、Q。

同步機(jī)中的副載波形成電路能送出33°、123°、180°的副載波，分別供給Q調(diào)制器、I調(diào)制器和色同步平衡調(diào)制器使用。第三個(gè)調(diào)制器的調(diào)制信號(hào)是＋K脈沖，已調(diào)波是色同步信號(hào)；前兩個(gè)調(diào)制器的輸出相加得到色度信號(hào)。

最后，再將Y、、以及同步機(jī)送來(lái)的復(fù)合同步信號(hào)S脈沖混合，組成供調(diào)制圖象載波用的彩色全電視信號(hào)。

二、***

NTSC制的***如圖3.3-12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***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。

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?I>I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。

3.3.6 副載頻的選擇與亮色相互干擾

一、副載頻的選擇原則

1. 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

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。

2.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。

3.色度信號(hào)上連帶（約1.5MHz）的邊界值不能超過(guò)視頻信號(hào)的帶寬（6MHz），故副載頻應(yīng)低于4.5Mhz。

4.考慮到可能出現(xiàn)伴音載波和副載波的差拍干擾，所以還要求兩者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。若n=284，則。

根據(jù)上述原則，對(duì)于625行、50場(chǎng)掃描制式的副載頻fs，它選n=284計(jì)算得

。

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(jiàn)，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3.3-18（a）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。

三、亮度串色

亮度信號(hào)和色度信號(hào)共用頻帶，不僅色度信號(hào)對(duì)亮度產(chǎn)生光點(diǎn)干擾，而且亮度信號(hào)也會(huì)對(duì)色度產(chǎn)生干擾，稱為亮度串色。產(chǎn)生亮度串色的原因是位于色度通頻帶內(nèi)的亮度信號(hào)，能順利地通過(guò)色度帶通濾波器，經(jīng)同步檢波后，變成低頻信號(hào)，在屏幕上產(chǎn)生附加的彩色干擾。下面討論頻譜交錯(cuò)條件下的亮度串色規(guī)律。為分析簡(jiǎn)易起見(jiàn)，色差信號(hào)選用U和V，而不選用I和Q。由于處于色度通頻帶內(nèi)的亮度信號(hào)能量，主要集中在mfH處，故現(xiàn)以其中亮度的任一頻率成分為例，當(dāng)它進(jìn)入U檢波器后，解調(diào)輸出將為：

經(jīng)過(guò)低通消除后一項(xiàng)所代表的高頻分量后，得到U通道輸出的亮度串色分量為：

同理，可求出V通道輸出的亮度串色分量為：

將亮度串色以矢量表示，其模和幅角分別為：

（3.3-15）

所以亮度串色為

當(dāng)采用半行頻偏置后，

，又，

故

由于m-n為一整數(shù)，所以當(dāng)t變化一個(gè)行周期（TH）時(shí)，相角θ將改變整數(shù)倍再增加180°。這就是說(shuō)，在同一場(chǎng)內(nèi)兩相鄰行的對(duì)應(yīng)位置上總是出現(xiàn)一對(duì)互補(bǔ)色的彩色干擾。另外，一幀包含奇數(shù)行，每經(jīng)一幀時(shí)間的亮度串色矢量也是改變了整數(shù)倍再增加180°，所以在屏幕的同一點(diǎn)，相鄰兩幀的亮度串色為互補(bǔ)色。

綜上所述，NTSC制在頻譜交錯(cuò)后，由于干擾光點(diǎn)（亮度串色）存在行間相消（補(bǔ)）和幀間相消（補(bǔ)）的規(guī)律，所以，亮度和色度信號(hào)之間的相互干擾大為減輕。這種時(shí)域分析法和前面的頻域分析法相吻合。

3.3.7 NTSC 制的主要性能

一、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)靠前個(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。

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)。

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。

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。

二、NTSC制的主要缺點(diǎn)

最主要的缺點(diǎn)是色調(diào)的相位敏感性嚴(yán)重。

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)生傳輸出誤差，從而導(dǎo)致彩色在亮度、色調(diào)和飽和度三方面的失真。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***要影響圖象的灰度層次，飽和度失***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?，人們才提出高頻混合原理，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)的相位差φ應(yīng)保持恒定，即φ＝77°，如圖3.3-14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％。

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***，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。