彩色电视机原理与维修技能
第一单元 彩电基础
第一节 色度学基础知识
一． 光和色
光给人亮度感和色度感。
光的本质——电磁波——是一种特殊的物质，人眼不可见，人体无知觉的物质。电磁波频谱中，4×1014～8×1014Hz为可见光，只占电磁波频谱的一小部分。见图1－1。
图1－1 电磁波频率及基本性质
可见光波长为380nm～780nm，对应频率是4×1014～8×1014Hz，包含人眼可以清楚分辨的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。不同波长的光给人以颜色不同的感觉。太阳光包含有所有的可见光，从红到紫。三棱镜或水中的镜子可以分解太阳光为七色光。
物体颜色的产生有两种形式，一是自身发光，二是反射发光。 二． 人眼的视觉特性
人眼对不同颜色的光的亮度感觉不一样，人眼最敏感的光的波长是555nm——绿色。 人眼视网膜中光敏细胞有杆状细胞和锥状细胞，杆状细胞灵敏度高，主辨明暗，但不辨颜色；锥状细胞有红、绿、蓝之分，分别感知红、绿、蓝。人眼对颜色的分辨率比对亮度的分辨率低。
（有些动物不能辨别颜色或辨色不全，就是因为它们没有锥状细胞或不全。色盲则是锥状细胞出现了变异。）
彩色三要素：
亮度——与光的强弱和波长（颜色）有关；
色调——与物质的吸收、反射特性及照射光源有关； 饱和度——反映颜色的深浅程度。
三． 彩色图像的重现
人眼能够辨别的颜色有一百多种，但电视系统不可能传送这么多种颜色的信息，而是
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选择人眼最敏感的红绿蓝三种基本颜色，简称为三基色，分别用R、G、B表示。 1． 三基色原理 自然界中任何颜色都可以由红绿蓝三种单色光按不同比例混合而得
到；反之，自然界中任何一种颜色都可以分解为红、绿、蓝三种单色。所以，电视系统可以通过只传送三基色就能还原出万紫千红的大千世界。 2． 混色法
红＋绿＝黄
红＋蓝＝紫 绿＋蓝＝青 红＋绿＋蓝＝白色 互补色相加成白色
红＋青＝白色 红、青互补； 绿＋紫＝白色 绿、紫互补； 蓝＋黄＝白色 蓝、黄互补。
空间混色效应：将三基色光点同时投射在屏幕上相邻处，当色点足够小，观察者相距色点足够远时，人眼看到的将不是三个色点，而是一种混合色，如上述“混色法”所列示例。彩色显示屏（包括电子射线显像管、液晶显示屏、等离子显示屏等）就是根据三基色原理和人眼的空间混色效应制成的。 3． 亮度方程式
在饱和度为100％的白光中，三基色对亮度的贡献是不尽相同的，实验证明，绿光最大为59％，红色次之为30％，蓝色占11％，可以表示为
Y＝0.30R+0.59G+0.11B
写成电压形式为
EY＝0.3ER+0.59EG+0.11EB
实训
老师演示
1．三棱镜分解太阳光，观察自然光的组成。
2．用标准彩色电视信号发生器向电视机送入彩条信号，并调整基色成分，观察成像效
果。 3．调整电视机电路或软件设置，改变图像的基色成分或比例，观察图像效果。
学生操作
观察电视机屏幕，了解三基色色点的组成，空间位置结构。
思考与练习
1．光的本质是什么？
2．可见光的频率和波长范围分别是多少？ 3．彩色三要素是什么？
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4．解释三基色原理。 5．解释空间混色效应。 6．写出亮度方程式。
第二节 彩色图像的传送
怎样把R、G、B三种彩色信号发送出去，并且便于接收机还原？有多种方法都可以实现，但无论哪种方法，都必须要考虑与早先的黑白电视机兼容。 一．
兼容制彩电
1．基本要求 包括以下三个方面。 （1） 扫描制式与黑白机相同。
（2） 电视信号中必须包含亮度信号（为什么？黑白电视机其实就是亮度电视机），供
黑白电视机重现黑白图像。
（3） 彩色信号频带宽度必须与黑白电视机相同。 2．兼容制彩电的基本原理
过程方框图如下图1－2。
图1－2 彩色信号的发送与接收过程
3．彩电制式 就是电视系统用于传输电视图像信息的工作方式，包括扫描方式（隔行
或逐行），扫描频率，每帧图像扫描行数，图像信号频带宽度，伴音制式等。不同的制式，决定着彩电接收机的电路结构和工作原理的区别。目前世界上有三大彩色制式：NTSC制式；PAL制式；SECAM制式。（注意：这里所说制式不包括伴音制式。）
我们国家公共电视台都是采用PAL制式。 二．
彩色全电视图像信号的形成过程
彩色全电视图像信号，包含有产生图像所需的全部信息的信号，简称视频信号。电
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视机工作在“视频”方式时，其它影像设备向电视机输送的就是此信号（伴音信号需另接音频信号线）。电视机工作在“射频”接收方式时，视频信号是要靠电视机自己从天线（或闭路线）送来的射频（载波）信号中取得的。在发射机中，视频信号是怎样产生的？它包含哪些信息？又是怎样发送出来的？这需要以下几个过程。
1．三基色信号的分色录制 由摄像机的摄像头分别取得R、G、B三路信号，即ER、
EG、EB信号。 2．传送信号的选定和再运算
（1） 亮度信号EY 因为黑白机需要及人眼对亮度的高灵敏识别特性，需要传送亮
度信号，亮度信号由三基色组合而成，即：
EY＝0.3ER+0.59EG+0.11EB
（2） 色差信号ER－Y和EB－Y 为了最大限度地减少色度信息对亮度信号的干扰，
色度信息使用滤除了亮度信号的色差信号。三个色差信号的组成由下式运算
表示：
ER－Y＝0.70ER－0.59EG－0.11EB EG－Y＝－0.30ER＋0.41ER－0.11EB EB－Y＝－0.30ER－0.59EG＋0.89EB
实践证明，三个色差信号中，EG－Y的幅度通常较小，为了提高信噪比，实际上选择ER－Y和EB－Y传送。在接收机中，EG－Y可以由下式计算而得到恢复。
。300。11ER－Y－0EB－Y EG－Y＝－00。59。59并且，由三个色差信号以及亮度信号，可以进一步运算获得三基色，即
ER－EY+ EY＝ER EG－EY+ EY＝EG EB－EY+ EY＝EB
3． 频带压缩 为了保证在与黑白机相同的0～6MHz频带宽度内传送Y及ER－Y、
EB－Y，必须对它们的频率宽度进行压缩。方案是，ER－Y和EB－Y都只保留0～1.3MHz予以传送，高于1.3MHz的信号被滤除。如下图1－3所示。
图1－3 色差信号的频带压缩
4． 频谱间置 频谱分析可知，亮度信号并没有把0～6MHz的频带全部占满，而是留有间隙的，而且越高频区域间隙越大。将色度信号安插在亮度信号的频谱间隙中——
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频谱间置，就可以不用扩展彩色信号的通频带，又可以避免亮度和色度信号的相互干扰。
如何实现频谱间置呢？就是用色差信号去调制一个载波的幅度，形成一个中心频率为载波频率的调幅的色度信号，即调幅移相。载波的频率选择在亮度信号的频谱高端的间隙处，PAL制为4.43361875MHz，NTSC制为3.58MHz。这里的载波也被称为副载波。这样，0～1.3MHz的色度信号就被转移到了亮度信号的高频段的间隙处。
5．正交平衡调幅 怎样才能将两个色差信号调制在一个载波上？可以采用正交平
衡调幅。设载波频率为?S，红色差信号V＝ER－Y，蓝色差信号U＝EB－Y，则正
交平衡调幅后可以得到色度信号F（NTSC制）
F＝Vcos?St＋Usin?St
6．彩色全电视图像信号的合成 彩色全电视信号由色度信号F、色同步信号FB、亮度信号EY和辅助信号ES（扫描信息）四个部分组合而成，简称为FBYS。 （1）NTSC制的FBYS为
FBYS＝F＋FB＋EY＋ES＝Vcos?St＋Usin?St＋sin（?St＋180）＋EY＋ESB2o
（2）PAL制FBYS 为了克服NTSC制色度信号容易产生色调失真，对电路的性能质量要求过高的缺点，PAL制色度信号采用逐行倒相正交平衡调幅。即色度信号在奇数行传送NTSC行F＝Vcos?St＋Usin?St，偶数行传送PAL行
F＝Usin?St－Vcos?St。所以
PAL制全电视信号FBYS可以表示为
B2FBYS＝Usin?St?Vcos?St＋sin（?St?180）＋EY＋ESo
7．射频信号的发送 得到全电视信号后，发射机还要将图像信号调幅，伴音信号调
频（频率比图像载波高6.5MHz），再将它们混合放大，得到的射频信号最后通
过天线或闭路线发送出去。过程见图1－4。
图1－4 射频信号的获得与发送
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