信號相位誤差決勝色彩品質(zhì)

NTSC(美國國家電視系統委員會(huì )制定的彩色電視廣播標準)和PAL(逐行倒相制式)是目前兩大主流的視頻制式，本文將介紹在這兩大被廣泛使用的電視系統中色彩信號經(jīng)過(guò)解調后的誤差特性。色彩是組成圖像的基本要素之一，NTSC和PAL系統定義均以信號相位(角度)來(lái)代表色彩的種類(lèi)。這說(shuō)明色彩信號解調完成之后，其相位誤差值將決定影像的色彩品質(zhì)。

由于NTSC和PAL系統均是模擬系統，色彩信號解調完成后，其相位誤差并沒(méi)有任何的修正機制。有些廠(chǎng)商會(huì )采用某些數學(xué)運算的模式來(lái)做細微的調整，除了硬件和軟件的成本會(huì )提高外，往往會(huì )產(chǎn)生副作用或有使用條件的限制，所以無(wú)法大量應用到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上。因為NTSC和PAL系統的定義不同，所以要根據不同定義的規范采用不同的調制角度誤差測量方法以及測試信號。

NTSC系統色彩信號解調 角度誤差測試

測試目的

測量解調R-Y、G-Y和B-Y色差輸出信號和標準值之間的振幅比和相位偏差

測試條件

影像測試信號(如圖1)：?jiǎn)我簧拾粜盘柣蚱戚d波色彩棒信號（二選一）

◆ 信號輸入：RF和基頻帶

◆ 測試頻道：典型頻道

測試程序(方法1，即標準方法)

◆ 將試測信號輸入接收器

◆ 色差輸出信號振幅比

◆ 將示波器連接到顯示裝置的B-Y色差信號驅動(dòng)端口或從色彩譯碼器的B-Y輸出。關(guān)閉測試信號的色彩信號并調整系色信號(Burst)相位，使所觀(guān)察信號的振幅達到最大響應。測量輸出信號的準位參考輸出信號的零準位

◆ 用測量B-Y色差信號相同的方法調整R-Y和G-Y色差輸出信號的系色信號相位。然后測量R-Y和G-Y色差輸出信號的準位，分別計算R-Y和G-Y輸出信號準位對B-Y輸出的信號準位，并以百分比的方式表示結果。

注意事項

◆ 當接收器的顯示裝置以主色彩信號驅動(dòng)時(shí)，將示波器連接到色彩譯碼器B-Y、R-Y和G-Y輸出或色差信號，可分別觀(guān)察到電路上的適當點(diǎn)

◆ 如果只能測量主色彩信號，可以用主色彩信號減去亮度信號來(lái)計算色差成分。亮度信號成分則可由關(guān)閉測試信號的彩色副載波信號來(lái)得到

色差輸出信號的相位變化

◆ 將示波器連接到顯示裝置的B-Y色差信號驅動(dòng)端口或從色彩譯碼器的B-Y輸出。調整信號發(fā)生器的系色信號相位控制，使所觀(guān)察信號的振幅達到最大響應

◆ 將色彩向量?jì)x連接到測試信號發(fā)生器的輸出并測量色彩系色信號相位

◆ 將示波器連接到顯示裝置的R-Y和G-Y色差信號驅動(dòng)端口，或從色彩譯碼器的R-Y和G-Y輸出，并依次測量R-Y和G-Y色差輸出信號的系色信號相位

◆ 假設在B-Y色差信號輸出所得到色彩系色信號相位是0°，以在B-Y色差信號輸出得到的色彩系色信號相位差表示在R-Y和G-Y色差信號輸出所得到色彩系色信號相位。如果色差信號無(wú)法執行，可以按下面的步驟進(jìn)行測量

◆ 先關(guān)閉測試信號的亮度信號或使接收器的這項功能失效，然后把示波器連接到顯示裝置的B、R和G主色信號驅動(dòng)端口，并依次測量B-Y、R-Y和G-Y色差輸出信號的系色信號相位，并確認測試信號色彩條狀的振幅是50%

測試程序(方法2)

◆ 將偏移載波色彩棒信號調制的測試信號輸入接收器

◆ 將示波器連接到顯示裝置的B-Y色差或B主色驅動(dòng)端口，調整接收器的色彩飽和控制，使第6條狀的高度達到最高反應，并調整色彩相位控制，使第5條狀的高度與第7條狀相等。輸出信號的高度可由輸出信號數據包的半振幅準位來(lái)測量，如圖2所示；偏移載波色彩棒信號(Offset-carrier colour bar signal)的色彩向量如圖3所示

◆ 測量R-Y色差或R主色輸出信號第3條狀的高度、G-Y色差或G主色輸出信號第4條狀的高度，然后計算這些高度對B-Y色差輸出信號第6條狀高度的百分比

◆ R-Y色差信號輸出的相位ψR-Y可由以下方式求得：

測量R-Y色差或R主色信號輸出的第2條狀高度AR2及第4條狀高度AR4。通過(guò)下面的公式計算 R-Y色差信號相位和90°標準相位之間的相位差αR-Y：

αR-Y＝(AR2－AR4)÷AR-Y×180/π(°)

AR-Y是輸出信號的數據包正弦波高度。

當αR-Y很小時(shí)，AR-Y約等于第3條狀的高度。而解調R-Y色差信號的相位角ψR-Y則可由以下公式計算：

ψR-Y＝90°＋αR-Y(°)

◆ G-Y色差信號輸出的相位ψG-Y可由以下方式求得：

測量G-Y色差或G主色信號輸出的第3條狀高度AG3及第5條狀高度AG5。用下面的公式計算 G-Y色差信號相位和標準相位240°之間的相位差αG-Y：

αG-Y＝(AG3－AG5)÷AG-Y×180/π(°)

AG-Y是輸出信號的數據包正弦波高度。

當αG-Y很小時(shí)，AG-Y約等于第4條狀的高度。而解調G-Y色差信號的相位角ψG-Y則可由以下公式計算：

ψG-Y＝240°＋αG-Y(°)

PAL系統色彩信號解調角度的誤差測試

測試目的

測量色彩信號解調的三個(gè)方面：

◆ 載波色彩信號的解調角度

◆ 載波色彩相位匹配延遲

◆ 延遲和非延遲色彩信號振幅匹配

其中，載波色彩信號解調角度的測量結果在接收器的中介頻率或信號傳播路徑中會(huì )受到不同相位的影響，而且測量應借助RF信號輸入及影像信號輸入。

測試條件

◆ 影像測試信號(圖4、5、6)：四線(xiàn) 色彩區分信號(Four-line Color Difference Signal)

◆ 信號輸入：RF和基帶

◆ RF信號準位：標準輸入信號準位

◆ 測試頻道：典型頻道

◆ 輸出信號：色彩譯碼器輸出

測試程序

◆ 將X-Y示波器的垂直輸入連接到 R-Y解調器的輸出或色彩譯碼器的R輸出，并連接X(jué)-Y示波器的水平輸入到B-Y解調器的輸出或色彩譯碼器的B輸出。為了更正確地測量，建議將示波器輸入耦合設置為DC耦合

◆ 調整顯示水平和垂直方向的振幅放大為相等量，示波器顯示如圖7所示。圖中a為無(wú)誤差色彩譯碼器示波圖。每個(gè)示波圖由原點(diǎn)在零點(diǎn)的8個(gè)向量組成，R和R’、r和r’、B和B’、b和b’一致。垂直向量代表R-Y信號成分，水平向量代表B-Y信號成分，負號表示向量有反方向。R、R’、B和B’是正常PAL線(xiàn)，并由延遲信號及其方向相加組成。r、r’、b和b’是4條線(xiàn)在每一區塊的第一及最后一條線(xiàn)，只由其方向和延遲信號組成，而振幅是正常輸出一半

◆ 作以下評判：

如果無(wú)誤差，向量對完全一致，則參照圖7a；

設解調相位誤差是ε，而只有半振幅向量反方向，每一角度ε如圖7b所示。

設延遲載波相位匹配誤差為α，所有向量在反方向，每一角度α如圖7c所示。

注：延遲載波相位匹配誤差是指相關(guān)PAL譯碼器已在副載波領(lǐng)域(超音波)玻璃延遲線(xiàn)，而不是解調后基帶延遲線(xiàn)。

振幅匹配誤差如圖7d，延遲信號和方向的振幅不匹配可由下式來(lái)計算：

2×(r—r’)÷(r＋r’)×100%，2×(b—b’)÷(b＋b’)×100%

測試結果表示

R-Y和B-Y解調相位誤差ε以度數(°)表示。R-Y和B-Y延遲載波相位匹配誤差α也以度數表示。R-Y和B-Y振幅匹配誤差(r—r’)÷r和(b—b’)÷b，分別以百分比(%)表示。

PAL系統小圖像區域在收入信號相位扭曲的效應測試

測試目的

PAL譯碼器中通常使用不對稱(chēng)導通帶來(lái)增加解調色差信號帶寬；但由于接收器的色彩信號旁波帶不對稱(chēng)，將造成線(xiàn)與線(xiàn)之間色彩過(guò)渡PAL色彩譯碼器的反應不同，從而在色彩過(guò)渡期間形成條狀波形。

如果平均電路在二連續線(xiàn)(PAL延遲線(xiàn)電路)有正確延遲振幅(和相位)匹配在整個(gè)色彩頻帶，條狀波形將完全被消除。

這個(gè)測試是為了在色彩過(guò)渡期間測量二連續線(xiàn)平均之后條狀波形的量。

測試條件

◆ 影像測試信號(如圖8)：調制20T脈沖和帶紅紫色的B型色彩棒

◆ 信號輸入：RF和基帶

◆ 輸入信號準位：標準輸入信號準位

◆ 測試頻道：典型頻道

◆ 輸出信號：二連續線(xiàn)平均后藍色信號或B-Y信號

測試程序

◆ 運用測試信號輸入接收器，確認理論上為飽和穩定色彩

◆ 連接示波器到顯示裝置的B-Y輸出或B主色彩輸出。調整示波器的水平掃描頻率，使調制20T脈沖可見(jiàn)，并且連續線(xiàn)一致，盡可能使H/2效應(條狀波形)在一波形中可見(jiàn)。注意：調制20T脈沖準位如圖9a振幅項，該準位用作參考

◆ 改變系色相位約90°，使輸出的調制條狀中間變成無(wú)色狀態(tài)。另外，輸出將取決于不對稱(chēng)的角度和條狀波形的量，如圖9b的情況一樣。測量條狀波形的峰-峰值以Δ表示，計算Δ比值及參考(振幅)。

測試結果表示

以(1/2×Δ÷振幅)×100%表示。