第二章彩色电视制式与彩色电视信号2．1．1兼容的必备条件2．1．2大面积着色原理人眼视觉特性的研究表明，人眼对黑白图象的细节有较高的分辨力，而对彩色图象的细节分辨力较低，这即所谓的“彩色细节失明”。因而，当重现彩色图像时，对着色面积较大的各种颜色，全部显示其色度可以丰富图像内容，而对彩色的细节部分，彩色电视可不必显示出色度的区别，因为人眼已不能辨认它们之间的色度的区别了，只能感觉到它们之间的亮度不同。这就是大面积着色原理的依据。在彩色图像传送过程中，只有大面积部分需要在传送其亮度信息的同时还必须传送其色度成分。颜色的细节部分(对应于信号的高频部分)，可以用亮度信号来取代。这种方法又常称为“高频混合原理”。电视图像的水平清晰度是和信号的频带宽度成正比的。水平清断度每增加80线，相当于视频带宽增加lMHz，因而可用6MHz带宽传送亮度信号，而用窄带传送色度信号。经过对许多正常视力的人统计，使用lMHz带宽传送色度信号，所获得的彩色图像88％的人会感到满意，若用2MHz带宽传送色度信号，几乎所有的人都会对所获得的彩色效果满意。我国电视制式规定:色度信号的频带宽度为1.3MHz。当重现彩色图像时，对面积较大的各种颜色较为敏感，而对彩色的细节部分辨识能力较差。因此，彩色图像的细节部分在一定距离上观看，所表现为亮度上的差别，而无颜色的差别。那么在传送彩色图像时，只有大面积部分需要在传送其亮度信息的同时还必须传送其色度信息。而彩色的细节部分，则可以用亮度信息来取代，例如红色：2．1．3频谱交错原理根据大面积着色原理和高频混合原理，色度信号的带宽虽可以大大地压缩，但是彩色电视信号中的亮度信号频谱已占有6MHz带宽，若把已压缩的色度信号直接与亮度信号混合，由于亮度信号和色度信号在时域和频域均有重叠，会出现严重的相互干扰。我们知道，亮度信号的频谱具有间隙很大梳齿状特征，因而只要设法将色度信号插到亮度信号频谱的空隙中，实现“频谱交错”，这样即可使色度信号不占有额外的频带，又可避免亮度、色度信号间的干扰，使彩色电视信号仍然6MHz的频带范围，从而满足与黑白电视的兼容条件。2．2亮度信号与色差信号2．2．1亮度、色差与R、G、B的关系由亮度方程：Y=0.30R+0.59G+0.11B可得色差信号：R-Y=R-（0.30R+0.59G+0.11B）=0.70R-0.59G-0.11BG-Y=G-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R+0.41G-0.11BB-Y=B-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R-0.59G+0.89B三个色差信号中只有二个是独立的，常选用(R-Y)和(B-Y)两个色差代表色度信号。这是因为对大多数彩色来说，(G-Y)比(R-Y)和(B-Y)数值要小，如选择(G-Y)对改善信噪比不利。在已知(R-Y)和(B-Y)的情况下，可以容易地求得(G-Y)。令：Y=0.30Y+0.59Y+0.11Y，并与亮度方程相减：0.30（R-Y）+0.59（G-Y）+0.11（B-Y）=0得：在传送黑白电视图像时，R、G、B应相等，因而色度信号为零。设R＝G＝B＝Ex，则利用亮度方程可求得：Y=0.30Ex+0.59Ex+0.11Ex=Ex，R-Y=Ex-Ex=0，B-Y=Ex-Ex=0对于黑白电视信号，反映色度的信号为零，表明具有很好的兼容性。在传送彩色图像时，三基色电压R、G、B不相同，若三个值都不为零，则说明该被传送的彩色是非饱和色，因为其中必然包含有由相等的三基色显所组成的白色成分。若三个值中有一个或两个为零，则所传送的彩色为饱和色。比如传送饱和黄色，R＝G＝1、B＝0，其亮度信号和色差信号分别为：Y=0.30+0.59=0.89，R-Y=1-0.89=0.11，B-Y=0-0.89=-0.89，此时，(R-Y)和(B-Y)均不为零。此外，在不计显像管γ失真及传输系统非线性的情况下，还可以证明代表色度信息的色差信号受到干扰时，将不影响亮度信号，也不会反映到图像的亮度上。因而重现图像的亮度就只由所传送的亮度信号所决定，常称其为恒定亮度原理。它正是选择传送色差信号的优点之一。证明：以Y=0.30R0+0.59G0+0.11B0=Y0表示摄像端获取的原景物亮度，用Yt、(R-Y)t和(B-Y)t分别表示传输后的亮度信号和色差信号，相对于发端信号而言，可能因混入了某种干扰而使幅度有所变化。用于重现彩色图像的三基色信号分别为：Rd=（R-Y）t+Yt；Bd=（B-Y）t+YtGd=[-0.51（R-Y）t-0.1-（B-Y）t]+Yt。因为不计入显像管γ失真，所以显示的亮度Yd将为：Yd=0.30Rd+0.59Gd+0.11Bd=Yt。可见重现的亮度Yd只