视频信号采集与图象传输技术的研究----视频信号及其同步分离

本文介绍了黑白全电视信号，由图象信号、复合同步信号和复合消隐信号组合而成，对这三种信号的波形、参数及其作用又分别进行了详细的讨论。在此基础上，又介绍了同步分离电路的组成与原理，同步分离电路主要由抗干扰电路、幅度分离电路、同步放大电路、积分电路、AFC电路组成。要从复合同步信号中把行同步信号和场同步信号分离，可用微分电路得到行同步信号，用积分电路得到场同步信号。

1. 1视频信号的组成电视为了重现图象，必须传送图象信号；为了消去行、场扫描的回扫线，使其不干扰正常的图象，必须传送行、场消隐信号；为了保证扫描的同时，必须传送复合同步信号。为了让这三种信号能用一个通道传送，并在接收端可以方便地将它们分开，必须在发送端按一定规律将这三种信号组合起来，这个合成信号称为黑白全电视信号。黑白全电视信号由图象信号、复合同步信号和复合消隐信号组合而成。

为了使三者互不干扰，并且在接收端能够方便可靠地进行分离，黑白全电视信号按下列方式组成：（1）图象信号安排在行、场扫描的正程，复合消隐和复合同步信号安排在行、场扫描的逆程。

（2）图象信号位于白色和黑色电平之间，复合消隐信号的电平规定比黑色电平稍黑。消隐电平和图象黑色电平之差称为黑色电平提升。图2-1为一行全电

视信号。从中可见，图象信号、行消隐信号、行同步信号三者在时间与幅度上的差别；黑色电平提升量D等于消隐电平与白色电平差值（70％）的0～5％。

（3）复合同步电平比复合消隐电平具有更黑的电平，即"比黑还黑"。这样复合同步信号与图象信号、消隐信号在幅度上有较大的差别，便于在接收端用简单的限幅器（即同步分离级），从全电视信号中分离出复合同步信号。图象信号和复合消隐信号不必要再分开，可以直接送给显象管作为图象信号使用。如图2-2，全电视信号由图象信号、消隐信号和同步信号组成。顺序的规定为：第一个齿脉冲的前沿即同步的前沿又兼为行同步的前沿规定为第一场（奇数场）起始点，扫描行序号从此计起。计到第312.5行第一场结束，第二场开始，直到第625行，完成一帧。25H的场消隐期间（H为一行扫描所需的时间），有17行空闲，可传送特定的测试行信号、台标信号、标准时间、标准频率、业务数据和图文电视等。

综上所述，黑白全电视信号具有三大特征：周期性、单极性和脉冲性。由于电视采用周期性的扫描，所以电视信号具有明显的行、场周期性或准周期性。由于图象亮度只有正值而无负值；所以电视信号是单极性的。电视信号的脉冲性表面为两点：其一，图象信号本身是一系列象素所产生的电脉冲信号组合而成的。其二，复合消隐和复合同步信号都是周期性的脉冲信号^[13]。

1. 1. 1图象信号图象信号是携带着一行行、一场场景物信息的电信号，通常它是由摄象管产生的。怎样画出某些特殊图象的信号波形呢？依据有两点：

（1）摄象管经电子束扫描将一幅图象的亮度分布进行象素分解，使之转变成按逐行逐场时间顺序排列的电信号。

（2）摄象管某时刻输出的电流信号正比于该时刻电子束所扫描象素的亮度大小。例如电视台每天播发的一幅八条从白到黑宽度相等的垂直条图象，如图2-3（a）所示，其特点是：只有水平方向变化，而无垂直方向变化，所以它是按行周期变化的。按照信号幅度正比于亮度大小的原则画出一行的信号波形如图2-3（b）所示。由于图2-4（a）所示的只有垂直方向变化，而无水平方向变化，显然它是按场周期变化的。采用类似方法画出一场的信号波形如图2-4（b）所示。

由上两例可见，因为图象亮度只有正值而无负值，所以图象信号也是单极性的。黑色的信号电平对应为零，灰色和白色的信号电平都是正值而无负值。

图象信号的极性在电路传送与处理过程中是经常变化的，如电路某处为正极性，经过一次放大倒相后，就变成负极性的了。为了方便起见，有如下规定：若图象越亮，信号电平越高，则称为正极性图象信号。反之若信号电平随着图象亮度的增加而降低，则称为负极性图象信号。上述两例所对应的负极性图象信号分别如图2-3（c）和图2-4（c）所示^[14]。

2. 1. 2消隐信号消隐信号在摄象设备中是防止扫描束在逆程检取光电信号，在显象设备中是防止扫描的逆程在屏路上显出光迹、混淆图象。

一般摄象设备的消隐时间小于显象设备的消隐时间。例如广播电视摄象机就利用行脉冲、场脉冲作消隐信号。行脉冲宽7.7微秒，场脉冲宽9行至15行周期，见图2-5，其中H表示一行的周期。广播电视送给接收机的消隐信号比较

长，这是为了保护同步信号，和允