基于MATLAB的PAL制FBVS信號(hào)的建模

摘 要：文章介紹了PAL制彩色電視全電視信號(hào)FBVS的編碼仿真：出于自身對(duì)電視原理的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用Matlab/Simulink這個(gè)強(qiáng)有力的工具對(duì)電視系統(tǒng)進(jìn)行建模，介紹了建模過程中每個(gè)子系統(tǒng)的建立過程。

關(guān)鍵詞：PAL制；全電視信號(hào)FBVS；編碼仿真

1 電視系統(tǒng)編碼器建模

文章主要就編碼器的主要過程進(jìn)行編碼，從而進(jìn)行仿真。因篇幅有限，只有仿真框圖，未附上仿真結(jié)果。

電視編碼器的具體建模過程如下：

（1）R、G、B三基色信號(hào)進(jìn)入轉(zhuǎn)換電路，變成亮度信號(hào)F和色差信號(hào)（R-Y）和（B-Y）。

（2）讓亮度信號(hào)Y通過中心頻率是fsc的副載波頻率的陷波器之后經(jīng)過放大再與行、場(chǎng)同步和消隱信號(hào)相混合。

（3）色差信號(hào)（R-Y）（即V信號(hào)）和（B-Y）（即U信號(hào)）。色差信號(hào)V與+K脈沖混合后再與±coswsc加入平衡調(diào)幅器進(jìn)行調(diào)幅，平衡調(diào)幅輸出已調(diào)的色差信號(hào)±Fv和色同步信號(hào)Fbv；色差信號(hào)U與-K脈沖混合后再對(duì)sinwsct平衡調(diào)幅，得到Fu和Fbu。之后再進(jìn)行混合，就可以得到F與Fb。

（4）通過亮度信號(hào)和色度信號(hào)合成，就可以產(chǎn)生全電視信號(hào)FBAS。

1.1 RGB信號(hào)發(fā)生器的建模

PAL制編碼器的輸入是R、G、B的電信號(hào)，所以在開始進(jìn)行電視信號(hào)的編碼之前，首先需要產(chǎn)生R、G、B這三個(gè)三基色信號(hào)。行周期設(shè)為64us，消隱時(shí)間設(shè)為12us，基色信號(hào)時(shí)間為52us。標(biāo)準(zhǔn)的彩條信號(hào)如果按照物理視野中亮度遞減的順序排列的話，依次為白、黃、青、綠、紫、紅、藍(lán)、黑。

1.2 RGB-YUV 模型

在電視系統(tǒng)中，如果想要傳送的圖像清楚，并且連續(xù)沒有閃爍感，就需要傳送頻率大于臨界閃爍頻率46.8Hz。所以，我國的國家標(biāo)準(zhǔn)中PAL制式進(jìn)行下面的規(guī)定，其中規(guī)定場(chǎng)掃描信號(hào)的頻率Fv為50Hz，掃描過程中每幀圖像的掃描行數(shù)是625行。在進(jìn)行RGB to YUV之前，先將RGB信號(hào)通過限制頻率為6M的低通濾波器，可以使得頻率低于6MHz的信號(hào)通過濾波器，高于這個(gè)頻率的信號(hào)被濾掉。再運(yùn)用色差信號(hào)方程U=0.493（B-Y）和V=0.877（R-Y）構(gòu)建RGB-YUV的模型。

1.3 亮度信號(hào)通道建模

1.3.1 行同步信號(hào)

在我國的PAL制式電視系統(tǒng)中，為使得收、發(fā)同步，在電視信號(hào)發(fā)送端每掃描完一行，便加入行同步脈沖一個(gè)；每掃描完一場(chǎng)，便加入場(chǎng)同步脈沖一個(gè)；兩個(gè)脈沖都要在行掃描和場(chǎng)掃描的逆程中傳送，他們的時(shí)間寬度分別要比行、場(chǎng)的逆程時(shí)間小。并且在電視接收機(jī)這里一定要先將行同步脈沖和場(chǎng)同步脈沖進(jìn)行分離，分別用來對(duì)電視接收機(jī)中的行、場(chǎng)掃描鋸齒波電流的周期和相位進(jìn)行控制。因?yàn)槲恼轮皇欠抡孢^程，所以便不考慮場(chǎng)同步信號(hào)。行同步脈沖寬度為4.7us，幅度是0.4，每一行的行同步信號(hào)在53us時(shí)加入。

1.3.2 亮度信號(hào)

從RGB-YUV模型輸出的Y、U、V信號(hào)，因?yàn)樯钚盘?hào)經(jīng)過濾波器會(huì)產(chǎn)生附加時(shí)延，所以為了使亮度信號(hào)與色度信號(hào)可以同步，于是將亮度信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，大約0.6us。而且，因?yàn)橄[電平本來就是0，所以在該模塊搭建過程中并沒有加上消隱信號(hào)，只是在建模過程中加入行同步信號(hào)，使其與亮度Y信號(hào)疊加。

1.4 色度信號(hào)通道

建模過程中按照PAL色度信號(hào)和PAL制提取色度信號(hào)的方式，需要先把RGB三基色信號(hào)轉(zhuǎn)換為亮度信號(hào)一個(gè)（Y）和色差信號(hào)兩個(gè)（U、V），然后對(duì)得到的U、V信號(hào)進(jìn)行疊加正負(fù)K脈沖，再把已經(jīng)疊加了正負(fù)K脈沖信號(hào)的信號(hào)對(duì)正交副載波進(jìn)行調(diào)幅，即平衡調(diào)幅，從而得到色度信號(hào)。

1.4.1 色度信號(hào)LPF

我國的PAL電視制度中這樣規(guī)定，即色度信號(hào)頻帶寬度不能大于1.3MHz，所以轉(zhuǎn)換矩陣輸出的兩個(gè)色差信號(hào)需要分別再次通過低通濾波器從而過濾掉1.3MHz以上的高頻成分。

1.4.2 同步選通K脈沖模塊

從同步檢波原理中可以知道，想要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的同步解調(diào)，最關(guān)鍵的要有一個(gè)與色差信號(hào)調(diào)制的時(shí)候和副載波同頻、同相的、用于恢復(fù)的副載波信號(hào)，即色同步信號(hào)。同步選通K脈沖就是組成色同步信號(hào)的過程中一個(gè)很重要的信號(hào)。

1.4.3 色差、K脈沖信號(hào)的疊加

色差信號(hào)V和U要對(duì)應(yīng)的和+K和-K脈沖進(jìn)行疊加混合，即V、U色差信號(hào)分量與色同步信號(hào)分量（K脈沖）進(jìn)入加法器模塊之后再經(jīng)過平衡調(diào)幅器。

1.4.4 色副載波信號(hào)模塊

將色差信號(hào)疊加K脈沖，之后再分別對(duì)兩個(gè)正交副載波sinwsct和coswsct做處理，即將兩者分別進(jìn)行平衡調(diào)幅。兩個(gè)正交副載波sinwsct和±coswsct從色副載波信號(hào)產(chǎn)生模塊中產(chǎn)生。

在色副載波的信號(hào)子系統(tǒng)中，正負(fù)coswt信號(hào)開關(guān)電路是逐行倒相的半行頻（7.8125kHz）的開關(guān)控制信號(hào)，由方波發(fā)生器產(chǎn)生的方波來進(jìn)行控制，他的周期為2倍行頻周期，即128us，再以該信號(hào)的邊沿升降使得副載波余弦信號(hào)的輸出發(fā)生正負(fù)交替，這便是逐行倒相。

1.4.5 平衡調(diào)幅

將色差信號(hào)V與+K脈沖進(jìn)行混合后，對(duì)±coswsct調(diào)幅，得到疊加成功的已調(diào)色差信號(hào)±FV和疊加成功的色同步信號(hào)的Fbv分量；U與-K脈沖進(jìn)行混合之后，再對(duì)sinwsct平衡調(diào)幅便可以得到已調(diào)色差信號(hào)FU和色同步信號(hào)Fb這兩個(gè)分量。這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)由模塊Dot product來完成。之后再將得到的兩種信號(hào)經(jīng)過加法器疊加為一個(gè)信號(hào)F+Fb。

1.5 全電視信號(hào)

RGB信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生R、G、B信號(hào)，之后進(jìn)入電視系統(tǒng)的編碼器，其中包括了亮度信號(hào)部分和色度信號(hào)部分，最后就可以產(chǎn)生PAL制全電視信號(hào)FBAS，最終建模得到的電視編碼器的總模型框圖如圖1所示。

2 結(jié)束語

文章主要介紹如何對(duì)RGB信號(hào)進(jìn)行建模，以及如何將RGB信號(hào)變換成YUV信號(hào)：如RGB-YUV模型；如何建模同步信號(hào)，如何建模亮度信號(hào)，還介紹了一些行同步信號(hào)、亮度信號(hào)的形成；如何建模色度信號(hào)通道，其中包括建模低通濾波器，建模K選通脈沖模塊，建模副載波信號(hào)模塊以及如何對(duì)信號(hào)進(jìn)行平衡調(diào)幅。

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