信号相位误差决胜色彩品质

NTSC(美国国家电视系统委员会制定的彩色电视广播标准)和PAL(逐行倒相制式)是目前两大主流的视频制式，本文将介绍在这两大被广泛使用的电视系统中色彩信号经过解调后的误差特性。色彩是组成图像的基本要素之一，NTSC和PAL系统定义均以信号相位(角度)来代表色彩的种类。这说明色彩信号解调完成之后，其相位误差值将决定影像的色彩品质。

由于NTSC和PAL系统均是模拟系统，色彩信号解调完成后，其相位误差并没有任何的修正机制。有些厂商会采用某些数学运算的模式来做细微的调整，除了硬件和软件的成本会提高外，往往会产生副作用或有使用条件的限制，所以无法大量应用到产品开发上。因为NTSC和PAL系统的定义不同，所以要根据不同定义的规范采用不同的调制角度误差测量方法以及测试信号。

NTSC系统色彩信号解调 角度误差测试

测试目的

测量解调R-Y、G-Y和B-Y色差输出信号和标准值之间的振幅比和相位偏差

测试条件

影像测试信号(如图1)：单一色彩棒信号或偏移载波色彩棒信号（二选一）

◆ 信号输入：RF和基频带

◆ 测试频道：典型频道

测试程序(方法1，即标准方法)

◆ 将试测信号输入接收器

◆ 色差输出信号振幅比

◆ 将示波器连接到显示装置的B-Y色差信号驱动端口或从色彩译码器的B-Y输出。关闭测试信号的色彩信号并调整系色信号(Burst)相位，使所观察信号的振幅达到最大响应。测量输出信号的准位参考输出信号的零准位

◆ 用测量B-Y色差信号相同的方法调整R-Y和G-Y色差输出信号的系色信号相位。然后测量R-Y和G-Y色差输出信号的准位，分别计算R-Y和G-Y输出信号准位对B-Y输出的信号准位，并以百分比的方式表示结果。

注意事项

◆ 当接收器的显示装置以主色彩信号驱动时，将示波器连接到色彩译码器B-Y、R-Y和G-Y输出或色差信号，可分别观察到电路上的适当点

◆ 如果只能测量主色彩信号，可以用主色彩信号减去亮度信号来计算色差成分。亮度信号成分则可由关闭测试信号的彩色副载波信号来得到

色差输出信号的相位变化

◆ 将示波器连接到显示装置的B-Y色差信号驱动端口或从色彩译码器的B-Y输出。调整信号发生器的系色信号相位控制，使所观察信号的振幅达到最大响应

◆ 将色彩向量仪连接到测试信号发生器的输出并测量色彩系色信号相位

◆ 将示波器连接到显示装置的R-Y和G-Y色差信号驱动端口，或从色彩译码器的R-Y和G-Y输出，并依次测量R-Y和G-Y色差输出信号的系色信号相位

◆ 假设在B-Y色差信号输出所得到色彩系色信号相位是0°，以在B-Y色差信号输出得到的色彩系色信号相位差表示在R-Y和G-Y色差信号输出所得到色彩系色信号相位。如果色差信号无法执行，可以按下面的步骤进行测量

◆ 先关闭测试信号的亮度信号或使接收器的这项功能失效，然后把示波器连接到显示装置的B、R和G主色信号驱动端口，并依次测量B-Y、R-Y和G-Y色差输出信号的系色信号相位，并确认测试信号色彩条状的振幅是50%

测试程序(方法2)

◆ 将偏移载波色彩棒信号调制的测试信号输入接收器

◆ 将示波器连接到显示装置的B-Y色差或B主色驱动端口，调整接收器的色彩饱和控制，使第6条状的高度达到最高反应，并调整色彩相位控制，使第5条状的高度与第7条状相等。输出信号的高度可由输出信号数据包的半振幅准位来测量，如图2所示；偏移载波色彩棒信号(Offset-carrier colour bar signal)的色彩向量如图3所示

◆ 测量R-Y色差或R主色输出信号第3条状的高度、G-Y色差或G主色输出信号第4条状的高度，然后计算这些高度对B-Y色差输出信号第6条状高度的百分比

◆ R-Y色差信号输出的相位ψR-Y可由以下方式求得：

测量R-Y色差或R主色信号输出的第2条状高度AR2及第4条状高度AR4。通过下面的公式计算 R-Y色差信号相位和90°标准相位之间的相位差αR-Y：

αR-Y＝(AR2－AR4)÷AR-Y×180/π(°)

AR-Y是输出信号的数据包正弦波高度。

当αR-Y很小时，AR-Y约等于第3条状的高度。而解调R-Y色差信号的相位角ψR-Y则可由以下公式计算：

ψR-Y＝90°＋αR-Y(°)

◆ G-Y色差信号输出的相位ψG-Y可由以下方式求得：

测量G-Y色差或G主色信号输出的第3条状高度AG3及第5条状高度AG5。用下面的公式计算 G-Y色差信号相位和标准相位240°之间的相位差αG-Y：

αG-Y＝(AG3－AG5)÷AG-Y×180/π(°)

AG-Y是输出信号的数据包正弦波高度。

当αG-Y很小时，AG-Y约等于第4条状的高度。而解调G-Y色差信号的相位角ψG-Y则可由以下公式计算：

ψG-Y＝240°＋αG-Y(°)

PAL系统色彩信号解调角度的误差测试

测试目的

测量色彩信号解调的三个方面：

◆ 载波色彩信号的解调角度

◆ 载波色彩相位匹配延迟

◆ 延迟和非延迟色彩信号振幅匹配

其中，载波色彩信号解调角度的测量结果在接收器的中介频率或信号传播路径中会受到不同相位的影响，而且测量应借助RF信号输入及影像信号输入。

测试条件

◆ 影像测试信号(图4、5、6)：四线 色彩区分信号(Four-line Color Difference Signal)

◆ 信号输入：RF和基带

◆ RF信号准位：标准输入信号准位

◆ 测试频道：典型频道

◆ 输出信号：色彩译码器输出

测试程序

◆ 将X-Y示波器的垂直输入连接到 R-Y解调器的输出或色彩译码器的R输出，并连接X-Y示波器的水平输入到B-Y解调器的输出或色彩译码器的B输出。为了更正确地测量，建议将示波器输入耦合设置为DC耦合

◆ 调整显示水平和垂直方向的振幅放大为相等量，示波器显示如图7所示。图中a为无误差色彩译码器示波图。每个示波图由原点在零点的8个向量组成，R和R’、r和r’、B和B’、b和b’一致。垂直向量代表R-Y信号成分，水平向量代表B-Y信号成分，负号表示向量有反方向。R、R’、B和B’是正常PAL线，并由延迟信号及其方向相加组成。r、r’、b和b’是4条线在每一区块的第一及最后一条线，只由其方向和延迟信号组成，而振幅是正常输出一半

◆ 作以下评判：

如果无误差，向量对完全一致，则参照图7a；

设解调相位误差是ε，而只有半振幅向量反方向，每一角度ε如图7b所示。

设延迟载波相位匹配误差为α，所有向量在反方向，每一角度α如图7c所示。

注：延迟载波相位匹配误差是指相关PAL译码器已在副载波领域(超音波)玻璃延迟线，而不是解调后基带延迟线。

振幅匹配误差如图7d，延迟信号和方向的振幅不匹配可由下式来计算：

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

测试结果表示

R-Y和B-Y解调相位误差ε以度数(°)表示。R-Y和B-Y延迟载波相位匹配误差α也以度数表示。R-Y和B-Y振幅匹配误差(r—r’)÷r和(b—b’)÷b，分别以百分比(%)表示。

PAL系统小图像区域在收入信号相位扭曲的效应测试

测试目的

PAL译码器中通常使用不对称导通带来增加解调色差信号带宽；但由于接收器的色彩信号旁波带不对称，将造成线与线之间色彩过渡PAL色彩译码器的反应不同，从而在色彩过渡期间形成条状波形。

如果平均电路在二连续线(PAL延迟线电路)有正确延迟振幅(和相位)匹配在整个色彩频带，条状波形将完全被消除。

这个测试是为了在色彩过渡期间测量二连续线平均之后条状波形的量。

测试条件

◆ 影像测试信号(如图8)：调制20T脉冲和带红紫色的B型色彩棒

◆ 信号输入：RF和基带

◆ 输入信号准位：标准输入信号准位

◆ 测试频道：典型频道

◆ 输出信号：二连续线平均后蓝色信号或B-Y信号

测试程序

◆ 运用测试信号输入接收器，确认理论上为饱和稳定色彩

◆ 连接示波器到显示装置的B-Y输出或B主色彩输出。调整示波器的水平扫描频率，使调制20T脉冲可见，并且连续线一致，尽可能使H/2效应(条状波形)在一波形中可见。注意：调制20T脉冲准位如图9a振幅项，该准位用作参考

◆ 改变系色相位约90°，使输出的调制条状中间变成无色状态。另外，输出将取决于不对称的角度和条状波形的量，如图9b的情况一样。测量条状波形的峰-峰值以Δ表示，计算Δ比值及参考(振幅)。

测试结果表示

以(1/2×Δ÷振幅)×100%表示。